晶粒尺寸沿板厚方向呈对称梯度分布的镁合金板带的制备方法技术

一种晶粒尺寸沿板厚方向呈对称梯度分布的镁合金板带的制备方法，是将镁合金板带材进行双向连续弯曲变形后，进行再结晶退火处理。变形时，表层累积大量孪生变形，表层受到的剪切应力迫使基面织构偏转并弱化原始织构。退火时，变形量较大的，表层发生静态再结晶导致晶粒细化和织构随机化；变形量小于等于0.03时，由于再结晶形核率小，表层晶粒迅速发生再结晶长大而粗化。采用该方法可制备表层晶粒细化或粗化2种梯度材料。本发明专利技术工艺设计合理、操作简单、所需设备可对现有校直机进行改装和升级即可实现，通过反复弯曲和退火再结晶协调获得沿板厚方向的梯度组织结构，并弱化镁合金板带的织构，提高其强度和延性，改善镁合金板材的后续加工性能。

Method for preparing magnesium alloy strip with symmetrical gradient distribution of grain size along plate thickness direction

The invention relates to a method for preparing a magnesium alloy strip with symmetrical grain size distribution along a plate thickness direction, wherein the magnesium alloy plate and strip are subjected to bidirectional continuous bending deformation and recrystallization annealing treatment is carried out. When deformation occurs, the surface layer accumulates a large number of twinning deformations, and the shear stress on the surface forces the substrate texture to deflect and weaken the original texture. During annealing, large deformation, surface static recrystallization leads to grain refinement and texture randomization; deformation is less than or equal to 0.03, the rate of recrystallization nucleation, surface recrystallization and grain growth rapid coarsening. 2 gradient materials of surface grain refinement or coarsening can be prepared by this method. The process of the invention has reasonable design, simple operation, the equipment required to refit and upgrade the existing straightening machine can be achieved through repeated bending and annealing recrystallization coordination gradient structure along the thickness direction, and weaken the texture of magnesium alloy strip, improve its strength and ductility, the subsequent processing to improve the performance of magnesium alloy sheet the.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种晶粒尺寸沿板厚方向呈对称梯度分布的镁合金板带的制备方 法，属于镁合金加工

技术介绍
镁合金作为密度最低的金属结构材料，具有高比强、高比模和电磁屏蔽等优点，在 汽车、电子、航空航天、国防等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。但是，镁合金铸 锭在经过轧制、挤压成板材或带材后会形成强烈的板织构。对密排六方结构镁合金而言，这 种织构很难通过退火工艺和常规变形工艺来减轻和消除，可导致各种变形缺陷，严重限制 了 二次成形能力，从而制约了镁合金作为结构材料的应用前景。此外，随着现代航空工业和 汽车工业提出了更高的轻量化要求，如何提高镁合金的强度和延性也是一个亟待解决的问 题。将镁合金作为覆盖件大量应用，有必要提供一种弱化镁合金板带织构、并同步提高其强 度和延性的表层改性方法。众所周知，细化晶粒有利于提高强度和延性，粗化晶粒则有可能提高抗疲劳和耐 腐蚀性能。将镁合金板带进行表层细化和粗化均是具有重要的工业价值的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有镁及镁合金板带因具有强织构而延性较差的问题，提 供一种工艺设计合理、操作简单、通过对镁及镁合金板带双向反复弯曲变形累积孪生变形 以及静态再结晶协调制备具有晶粒尺寸和织构沿板厚方向呈对称梯度分布的镁合金板带 的制备方法，达到改善镁及镁合金板带材织构和性能的目的。本专利技术，包括下述 步骤第一步弯曲变形将均勻化处理后的镁合金板带在25 250°C进行双向反复弯曲变形累积孪生变 形，控制单道次变形量为0. 01 0. 25 ；第二步再结晶退火将第一步所得镁合金板带进行再结晶退火，即得到表层晶粒尺寸和织构沿板带厚 度方向呈梯度分布的镁合金板带。本专利技术中，所述弯曲变形累积变形量小于等于0. 03时，在350 450°C，保温10 40分钟，进行再结晶退火后空冷，获得表层晶粒粗化、晶粒尺寸和织构沿板带厚度方向呈梯 度分布的镁合金板带。本专利技术中，所述弯曲变形累积变形量大于等于1. 2时，在200 350°C，保温5 30分钟，进行再结晶退火后空冷，获得表层晶粒细化、晶粒尺寸和织构沿板带厚度方向呈梯 度分布的镁合金板带。本专利技术由于采用上述工艺方法，利用双向反复弯曲变形累积孪生变形，实现镁合 金板带晶粒尺寸和织构沿板厚方向呈对称梯度分布，以弱化镁合金板带的织构，提高其强 度和延性，改善镁合金板材的后续加工性能，其机理及优点简述如下镁合金板带在弯曲过程中，应变沿板带厚度方向是呈对称梯度分布的，表层所受 的应变量较中间大。由于镁合金板带材通常具有较强的基面板织构，弯曲时晶粒的取向不 利于基面滑移，加上变形温度较低，孪生成为主要变形机制，其中受拉的一边易于产生压缩 孪晶，受压的一边易于产生{10-12}拉伸孪晶。通过双向反复弯曲变形，可在表层累积大量 孪晶。{10-12}孪晶可引起晶粒取向发生近90°的转变，压缩孪晶引起的取向变化为60° 左右，大大弱化了初始织构。{10-12}孪晶界易于迁移，在退火过程中难以发生再结晶形核， 但多条孪晶交叉处则是有效的再结晶形核点，而压缩孪晶界则易于形核。累积变形量较大 时，晶粒中的孪晶交叉现象很突出，大大增加了再结晶形核率，在退火中易于细化晶粒，同 时，由于孪晶交叉处形成的新晶粒的取向具有一定的随机性，表层织构将比变形前明显弱 化；反之，当累积变形量较小时，再结晶晶粒则会迅速张大。综上所述，本专利技术工艺设计合理、操作简单、所需设备可对现有校直机进行改装和 升级即可实现，通过反复弯曲和退火再结晶协调获得沿板厚方向的梯度组织结构，以弱化 镁合金板带的织构，提高其强度和延性，改善镁合金板材的后续加工性能。附图说明附图1为本专利技术实施例1的AZ31镁合金变形热处理后表层晶粒细化的光学组织。附图2(a)为本专利技术实施例1的镁合金板带表层{0001}极图。附图2(b)为本专利技术实施例1的镁合金板带中间层{0001}极图。附图2(c)为本专利技术实施例1的镁合金板带另一表层{0001}极图。附图3为本专利技术实施例1的板厚方向上{0001}面织构最大相对强度分布曲线。附图4为本专利技术实施例2的AZ31镁合金变形热处理后表层晶粒细化的光学组织。附图5为本专利技术实施例2的板厚方向上{0001}面织构最大相对强度分布曲线。附图6为本专利技术实施例3的AZ31镁合金变形热处理后表层晶粒粗化试样的光学 组织。附图7为实施本专利技术方法示意图。其中附图1中，11-表层，12-中间层，13-另一表层；附图4中，41-表层，42-中 间层，43-另一表层；附图7中1、2、3、4为变形辊，5、6、7、8为牵引辊。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1 将AZ31镁合金在150°C用3个轧辊进行了双向反复弯曲变形，单道次变形量为 0. 25，经6道次变形后在200°C再结晶退火1000s，组织观察和织构分析表明，晶粒尺寸和织 构强度均沿板厚方向呈梯度分布，表层晶粒细化到原来的1/3，细晶层厚度约为0. 4mm;表 层的{0001}基面织构强度弱化到仅有中间层的1/4左右。实施例2 将AZ31镁合金在250°C用3个轧辊进行了双向反复弯曲变形，单道次变形量为 0. 14，经6道次变形后在350°C再结晶退火2000s，组织观察和织构分析表明，晶粒尺寸和织 构强度也均沿板厚方向呈梯度分布，表层晶粒细化到原来的1/3，细晶层厚度约为0. 3mm； 表层的10001}基面织构强度也仅有中间层的1/4左右。实施例3 将K121镁合金在室温用4个轧辊进行了双向反复弯曲变形，单道次变形量为0.01 左右，变形3道次后在400°C再结晶退火lOmin，组织观察和织构分析表明，表层晶粒尺寸大 幅度长大到原来的5倍以上。权利要求1.，包括下述步骤第一步弯曲变形将均勻化处理后的镁合金板带在25 250°C进行双向反复弯曲变形累积孪生变形，控 制单道次变形量为0. 01 0. 25 ；第二步再结晶退火将第一步所得镁合金板带进行再结晶退火，即得到表层晶粒尺寸和织构沿板带厚度方 向呈梯度分布的镁合金板带。2.根据权利要求1所述晶粒尺寸沿板厚方向呈对称梯度分布的镁合金板带的制备方 法，其特征在于所述弯曲变形累积变形量小于等于0. 03时，在350 450°C，保温10 40 分钟，进行再结晶退火，获得表层晶粒粗化、晶粒尺寸和织构沿板带厚度方向呈梯度分布的 镁合金板带。3.根据权利要求1所述晶粒尺寸沿板厚方向呈对称梯度分布的镁合金板带的制备方 法，其特征在于所述弯曲变形累积变形量大于等于1. 2时，在200 350°C，保温5 30分 钟，进行再结晶退火，获得表层晶粒细化、晶粒尺寸和织构沿板带厚度方向呈梯度分布的镁 合金板带。全文摘要一种，是将镁合金板带材进行双向连续弯曲变形后，进行再结晶退火处理。变形时，表层累积大量孪生变形，表层受到的剪切应力迫使基面织构偏转并弱化原始织构。退火时，变形量较大的，表层发生静态再结晶导致晶粒细化和织构随机化；变形量小于等于0.03时，由于再结晶形核率小，表层晶粒迅速发生再结晶长大而粗化。采用该方法可制备表层晶粒细化或粗化2种梯度材料。本专利技术工艺设计合理、操作简单、所需设备可对现有校直机进行改装和升级即可实现，通过反复弯曲和退火再结晶协调获得沿板厚方向的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．晶粒尺寸沿板厚方向呈对称梯度分布的镁合金板带的制备方法，包括下述步骤：第一步：弯曲变形将均匀化处理后的镁合金板带在２５～２５０℃进行双向反复弯曲变形累积孪生变形，控制单道次变形量为０．０１～０．２５；第二步：再结晶退火将第一步所得镁合金板带进行再结晶退火，即得到表层晶粒尺寸和织构沿板带厚度方向呈梯度分布的镁合金板带。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨续跃，张雷，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43