一种细化镁合金板材晶粒的方法技术

本发明专利技术涉及一种镁合金板材晶粒细化的方法，具体涉及的是一种通过循环“冷轧－退火”法细化镁合金板材晶粒的制备方法，按照后面一次的冷轧变形量大于前一次的变形量，后面一次的退火处理温度低于前一次的处理温度这样一个规律，多次重复循环“冷轧变形和退火”，得到晶粒细化的镁合金板材；其中的镁合金板包括合金元素重量百分比含量在０．１％～１０％，通过多次“冷轧变形及退火”，从而大幅的细化镁合金板的晶粒尺寸。本发明专利技术的方法，成本低，操作简单，可用于大规模生产，是一种经济、有效的制备镁合金板材的方法；利用该方法制备镁合金板材具有成本低、强度高、塑性好等特点，可广泛应用在汽车、航空航天、通讯、建筑等各个领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种镁合金板材晶粒细化方法，具体涉及的是一种通过多次循环“冷 轧-退火”法细化镁合金晶粒的制备方法。
技术介绍
镁合金是实用金属中是最轻的合金，镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比 钢轻77%。它是实用金属中的比强度最高的金属。镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行 业中，达到轻量化的目的。例如手机，笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大，在它们 的枝撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。镁合金的比重虽然比塑料重，但单位重量的强 度和弹性率比塑料高。所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料 的薄而且轻。虽然镁合金的导热系数不及铝合金，但是，比塑料高出数十倍，镁合金用于电 器产品上可有效地将内部的热散发到外面。因此可以在内部产生高温的电脑和投影仪等的 外壳和散热部件上使用镁合金；电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。镁合金的电 磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好，使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工 序。这使得镁合金在手机电话的壳体和屏蔽材料，及通讯材料上得到很好的应用。镁合金 比其他金属的切削阻力小，在机械加工时，可以较快的速度加工。在这种背景下，镁合金板 带材的发展面临着很好的机遇，镁合金板材在各种镁合金材料中所占的比例逐渐增加。但 是，由于镁合金的密排六方结构使得它的塑性成型能力差，并且镁合金的强度低，抗腐蚀性 能差，在一定的程度上限制了镁合金的广泛应用。目前，细化晶粒是一种有效的提高镁合金 材料成型能力的方法。近年来在镁合金晶粒细化方面开展了一些研究，主要是通过大变形处理方法如等 径角挤压，搅拌摩擦焊，交叉轧制，异步轧制，往复挤压，多向锻造，累积叠轧工艺和道次变 形量很大的热轧来使晶粒得到细化。虽然这些方法已被证明能细化晶粒，但很多这样的方 法由于其自身工艺的限制，不适合于商业化生产。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中细化镁合金晶粒方法的上述不足，其目的是提出一种通过 多次“冷轧和退火”处理细化镁合金板材晶粒的制备方法。采用本专利技术方法可以制备出晶 粒尺寸细小、强度高、塑性好的镁合金板材。本专利技术的技术方案是一种镁合金板材细化晶粒的方法，其包括如下步骤1、将含有至少一种合金元素的镁合金板，在一定的变形量下冷轧变形，轧制速度 为5m/min— 60m/min，变形量为5%—20%，使其在晶粒中得到较多的孪晶；2、将步骤1制备的变形态镁合金板进行退火处理，温度为150—400°C，时间为 0. 1一 lOOOmin，使其发生再结晶；再结晶晶粒会在孪晶界面上形核，能使晶粒得到细化；3、将步骤2制备的板材继续冷轧变形，本步骤选用的变形量大于步骤1的变形量，轧制速度为5m/min-60m/min，使其晶粒中得到较多的孪晶；4、将步骤3制备的变形态镁合金板进行退火处理，本步骤选用的退火温度比步骤 2的温度低，时间为0. 1—lOOOmin，使其发生再结晶，继续细化晶粒；5、根据工艺需要，重复步骤3、4的操作，最终得到晶粒细小的镁合金板材。所述镁合金板包括合金元素重量百分比含量在0. 1°/Γ10%，通过多次“冷轧变形及 适合温度退火”，从而大幅的细化镁合金板的晶粒尺寸。利用该方法制备镁合金板材具有成 本低、强度高、塑性好等特点，可广泛应用在汽车、航空航天、通讯、建筑等各个领域。本专利技术提到的镁合金板材至少含有一种合金元素，而合金元素的重量百分比含量 在ο. ι°/Γιο%，合金元素为铝、锌、锰、锆、锂、铍、钙、铜、铁、镍、银、锡、锑、钇、钍、硅、铈、稀土 元素。本专利技术所述合金元素含量用X射线荧光光谱仪测定。本专利技术的目的是通过多次“冷变形和退火”的方法细化镁合金板晶粒，晶粒细小的 镁合金板材，达到工艺要求的强度、刚度等。本专利技术与现有技术的主要区别在于本专利技术非常适合于大规模生产，利用本专利技术制 备的镁合金板材，具有更细小的晶粒，同时具有更高的强度和塑性，而且生产效率高，操作 简单，可使生产成本降低20 30%。产生这种效果的主要原因在于本专利技术采用多次“冷变 形和退火”法等容易实现的操作方法，利用镁合金变形自身的特点，通过静态再结晶，在孪 晶界和孪晶片层间形核和长大，从而大幅的细化镁合金板材的晶粒尺寸。本专利技术的设计思路在于首先从镁合金板材细化晶粒的可行方式出发，通过冷变形 和退火等较易实现的方法，利用其在冷变形过程中产生的孪晶使得其晶粒得到细化。具体 如下由于镁合金具有密排六方结构，在室温变形时不易发生滑移，容易产生大量的孪晶。 孪晶界是新的再结晶形核地点，这些产生的孪晶将晶粒分割成许多区域。一个晶粒内孪晶 数量和类型出现的越多，晶粒细化的效果就越好。在接下来的再结晶退火过程中，再结晶晶 粒易于在孪晶界及孪晶片层之间形核与长大，且孪晶能有效的阻止晶粒长大，所以在完全 再结晶以后能起到细化晶粒的作用。反复多次的重复以上的变形及退火处理，就能不断的 将晶粒细化。从而同时大幅的提高镁合金板的强度和塑性。本专利技术采用循环"冷轧大变形 加退火处理"，成本低，操作简单，可用于大规模生产，是一种经济、有效的制备镁合金板材 的方法。附图说明下面将结合附图对本专利技术的具体实例进行详细的描述，其中 图1为本专利技术制备方法的工艺流程图2为本专利技术所述镁合金板第一次冷变形和退火时的组织演变示意图a)原始晶粒； b)形变产生的孪晶；c)新晶粒形核；d)再结晶后的新晶粒。图3为本专利技术所述镁合金板第二次冷变形和退火时的组织演变示意图a)形变产 生的孪晶；b)新晶粒形核；c)再结晶后的新晶粒。图中，1为初始晶粒，2为晶界，3为孪晶，4为新晶核，5为原始晶界，6为新晶粒。具体实施例方式本专利技术的细化镁合金板材晶粒的方法，参见附图1，其包括如下步骤1、将初始的含有至少一种合金元素的镁合金板，在一定的变形量下冷轧变形，轧 制速度为5m/min-60m/min，变形量范围为5%_20%，使其在晶粒中得到较多的孪晶；2、将步骤1制备的变形态镁合金板进行退火处理，温度为150—400°C，时间为 0. 1一 lOOOmin，使其发生再结晶；再结晶晶粒会在孪晶界面上形核，能使晶粒得到细化；3、将步骤2制备的板材继续冷轧变形，本步骤选用的变形量大于步骤1的变形量， 轧制速度为5m/min-60m/min，使其晶粒中得到较多的孪晶；4、将步骤3制备的变形态镁合金板进行退火处理，本步骤选用的退火温度比步骤 2的温度低，时间为0. 1—lOOOmin，使其发生再结晶，继续细化晶粒；5、根据工艺需要，重复步骤3、4的操作，经多次重复操作“冷轧变形和退火”，最终 得到晶粒细小的镁合金板材。即按照后面一次的冷轧变形量大于前一次的变形量，后面 一次的退火处理温度低于前一次的处理温度这样一个规律，多次重复循环“冷轧变形和退 火”的操作处理，每次都能使晶粒得到细化，最终达到要求的强度等性能指标，满足工艺要 求。后面一次的冷轧变形量比前一次的变形量一般大1%以上，后面一次的退火处理温度比 前一次的退火处理温度低5°C以上。本专利技术所述的镁合金板材至少含有一种合金元素，而合金元素的重量百分比含量 在ο. ι°/Γιο%，合金元素为铝、锌、锰、锆、锂、铍、钙、铜、铁、镍、银、锡、锑、钇、钍、硅、铈、稀土 元素。本专利技术所述合金元素含量用X射线荧光光谱仪测定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金板材细化晶粒的方法，其特征在于包括如下步骤：（１）将含有至少一种合金元素的镁合金板，在一定的变形量下冷轧变形，轧制速度为５ｍ／ｍｉｎ－６０ｍ／ｍｉｎ，变形量为５％－２０％，使其在晶粒中得到孪晶；（２）将步骤（１）制备的变形态镁合金板进行退火处理，温度为１５０－４００℃，时间为０．１－１０００ｍｉｎ，使其发生再结晶；再结晶晶粒会在孪晶界面上形核，能使晶粒得到细化；（３）将步骤（２）制备的板材继续冷轧变形，本步骤选用的变形量大于步骤（１）的变形量，轧制速度为５ｍ／ｍｉｎ－６０ｍ／ｍｉｎ，使其晶粒中得到较多的孪晶；（４）将步骤（３）制备的变形态镁合金板进行退火处理，本步骤选用的退火温度比步骤（２）的温度低，时间为０．１－１０００ｍｉｎ，使其发生再结晶，继续细化晶粒；（５）根据工艺需要，重复步骤（３）、（４）的操作，最终得到晶粒细小的镁合金板材。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴品，林震霞，肖睿，孙灿，陈雪，尚都，刘庆，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]