CN103388116B - 一种高效轧制Mg-Al-Zn系镁合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效轧制Mg-Al-Zn系镁合金的方法，包括板材表面处理、板材加热保温、轧辊加热保温、轧制和冷却步骤，所述板材为Mg-Al-Zn系镁合金板材，所述板材加热保温步骤中保温温度为450-550℃，保温时间为30-40min，所述轧制步骤中采用一次轧制成型，轧制压下量为50%-60%，所述轧辊加热保温步骤中保温温度为300-400℃，保温时间为10-20min。本发明的高效镁合金高温轧制工艺，采用单道次加工成型，降低生产成本，加工周期短，适合镁合金板材的连续大规模轧制生产；本发明轧制所得性能优良，无明显边裂，成材率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种镁合金加工方法，特别涉及一种高效轧制Mg-Al-Zn系镁合金的方法。
背景技术
镁合金作为最轻的商用金属结构材料，常规镁合金比铝合金轻30-50%，比钢铁轻70%以上，可大大减轻结构件重量。同时，镁合金具有比强度、比刚度高，阻尼性能优良，机械加工方便，易于回收利用，具有环保等特性，被誉为“21世纪绿色工程金属结构材料”，在汽车、轨道交通、航空航天、家电以及3C等领域得到了广泛的应用，具有重要的商业应用价值。
根据生产方式的不同，镁合金分为铸造镁合金和变形镁合金两大类。铸造镁合金晶粒粗大，成分偏析严重，性能较差，难以满足应用需求。这种情况下，采用挤压、轧制、锻造等塑性加工工艺生产的变形镁合金产品，由于具有更好的力学性能、多样化的结构而越来越受到重视。其中，轧制作为镁合金塑性加工的重要手段得到了长足的发展，产生了多种轧制方法。
现有商用轧制镁合金的工艺首先对镁合金板材进行长时间退火处理，然后在150-330℃之间预热镁合金板材；最后进行小压下量多道次轧制。现有方法轧制温度低，需要采用多次轧制，为了保证轧制的顺利进行，需要在每个轧制道次间对板材重新加热保温，大大降低了生产效率，增加生产成本。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种Mg-Al-Zn系镁合金的方法，该方法加工效率高，工艺简单，所得产品性能优异。
本发明高效轧制Mg-Al-Zn系镁合金的方法，包括板材表面处理、板材加热保温、轧辊加热保温、轧制和冷却步骤，所述板材为Mg-Al-Zn系镁合金板材，所述板材加热保温步骤中保温温度为450-550℃，保温时间为30-40min，所述轧制步骤中采用一次轧制成型，轧制压下量为50%-60%。
进一步，所述轧辊加热保温步骤中保温温度为300-400℃，保温时间为10-20min。
本发明有益效果在于：本发明轧制前将板材加热到450-550℃并保温，这时镁合金内部发生快速再结晶，消除了残余应力与微观缺陷，增加了板材塑形变形性能；另外，在此温度轧制时镁合金中基面滑移、柱面滑移和锥面滑移同时开启，可以进行大压下量单道次轧制成型，简化了以往复杂额加工工艺，降低了生产成本，缩短了生产周期，适合镁合金板材的连续大规模轧制生产。另外，本发明轧制前将轧辊加热到300-400℃，减少板材同轧辊和外界环境发生热交换，尤其是板材边部与环境直接产生热交换，避免了轧制件边裂现象，所得产品的性能优良，无明显边裂，成材率高。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的描述。
图1是原始板材样品外观形貌；
图2是轧制所获得板材样品外观形貌；
图3是实施例1轧制面的微观组织形貌；
图4是实施例2轧制面的微观组织形貌；
图5是实施例3轧制面的微观组织形貌；
图6是实施例4轧制面的微观组织形貌。
具体实施方式
下面用具体实施方式对本发明做进一步说明，以下实施例中的百分比均为质量百分比。
实施例1：
本实施例所选Mg-Al-Zn系镁合金样品的成份与表1实施例1相同，加工前合金样品如图1所示，其厚度为10mm，长为100mm，宽为85mm。
本实施例高效轧制镁合金的方法包括以下步骤：1）表面处理：取样品并对样品表面进行打磨处理，去除表面的氧化层，使得样品加工表面干净平整；2）坯料加热：将样品置于加热炉内，进行加热保温，加热温度设定为550℃，达到设定温度后保温35min，使得样品均匀受热，并使得微观组织发生变化，去除内应力，为下一步热轧做好准备；3）轧辊加热：在上下轧辊处安装电阻加热装置，对轧辊均匀加热，最终使得上下轧辊表面到达375℃；4）热轧：从热处理炉中快速取出步骤2）中加热的样品，放入预热好的轧机进行轧制，调节轧辊位置是轧制压下量为50%；5）冷却：空冷冷却步骤4）所得样品。轧制加工后样品的宏观形貌如图2所示，从图2可以看出，轧制成型后板材外观完好，几乎没有发生边裂，没有宏观缺陷损耗。
实施例2：
实施例2与实施例1的区别在于实施例2中各元素质量配比与表1中实施例2的配方相同，坯料加热时加热温度为525℃，轧辊加热时加热温度为350℃，轧制时压下量为52%。
实施例3：
实施例3与实施例1的区别在于实施例3中各元素质量配比与表1中实施例3的配方相同，坯料加热时加热温度为500℃，轧辊加热时加热温度为325℃，轧制时压下量为54%。
实施例4：
实施例4与实施例1的区别在于实施例4中各元素质量配比与表1中实施例4的配方相同，坯料加热时加热温度为475℃，轧辊加热时加热温度为300℃，轧制时压下量为58%。
表1本发明实施例样品成分
| 实施例 | Al(%) | Zn(%) | Mn(%) | Si(%) | Mg(%) |
| 实施例1 | 2.96 | 0.94 | 0.32 | 0.09 | 余量 |
| 实施例2 | 2.96 | 0.94 | 0.32 | 0.09 | 余量 |
| 实施例3 | 2.96 | 0.94 | 0.32 | 0.09 | 余量 |
| 实施例4 | 3.41 | 1.32 | 0.42 | 0.06 | 余量 |
下面结合实验数据对实施例1-4所轧制的镁合金的性能进行分析。
1、微观组织表征：取实施例1-4的轧制样品，依次采用600#、800#、1000#和1200#碳化硅水磨砂纸磨平表面；然后采用苦味酸-冰醋酸腐蚀剂腐蚀；将样品腐蚀后，采用激光共聚焦显微镜（LEXT）拍摄金相照片，分别如图3-6所示。
由图3-6可以看到，实施例轧制所得产品微观组织均匀，晶粒平均尺寸较小，无成份偏聚等微观组织缺陷。另外，由于轧制过程中产生动态再结晶，图中较大的晶粒周围出现了许多尺寸为1-3μm的晶粒，这些小尺寸晶粒可以显著的提升材料力学性能。
2、力学性能测试：根据国标GB228-2002的标准，将本发明实施例所述镁合金轧制板材加工成标准拉伸试样进行拉伸试验。沿轧制方向截取拉伸试样，所测得力学性能见表2。
表2实施例轧制样品的力学性能
| 实施例 | 屈服强度/Mpa | 抗拉强度/Mpa | 延伸率 |
| 实施例1 | 178 | 272 | 10.1% |
| 实施例2 | 181 | 273 | 9.7% |
| 实施例3 | 190 | 271 | 7.1% |
| 实施例4 | 192 | 272 | 5.9% |
由表2可以看出，运用本工艺轧制获得的镁合金板材，有着良好的力学性能，其性能达到ASTMB90/B90M-07标准所要求的板材性能。
本发明高效轧制镁合金的工艺，采用单道高温次轧制成型，简化以往繁复的加工工艺，生产成本低，加工周期短，适合镁合金板材的连续大规模轧制生产。轧制所得的产品力学性能优良，无明显边裂，成材率高。
最后，需要指出的是，以上实施例只是用于说明本发明而非限制，事实上，本发明的方法对其他系列的镁合金同样适用；本领域技术人员在本发明的教导下仅对轧制产品作简单替换时，仍属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种高效轧制Mg-Al-Zn系镁合金的方法，包括板材表面处理、板材加热保温、轧辊加热保温、轧制和冷却步骤，其特征在于：所述板材为Mg-Al-Zn系镁合金板材，所述板材加热保温步骤中保温温度为450-550℃，保温时间为30-40min，所述轧制步骤中采用一次轧制成型，轧制压下量为50%-60%，轧制变形温度在450-550℃，所述轧辊加热保温步骤中保温温度为300-400℃，保温时间为10-20min。
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