CN109680172A - 一种具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的制备方法，包括铸坯、低温固溶、轧制和退火处理四个工艺步骤，其轧制工艺依次为高温大压下量轧制、高温中压下量轧制和低温小压下量轧制；所述镁合金中镁的总含量大于97wt.％，且不含有稀土元素。该工艺简单、易操作，且易于批量生产的镁合金板材轧制方法，使所制备的镁合金板材织构弱化，晶粒均匀细化，具有室温高强塑性特性，显著提高镁合金材料的轧制成品率和板材成形能力。

Description

一种具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料领域，特别是涉及一种具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的制备方法。
背景技术
镁合金作为最轻的工程结构金属材料，具有高比强度、高导电导热性、高阻尼减震性、高静电屏蔽性以及良好的再生回用等优点，在航空航天、汽车和通讯等领域备受青睐。尤其在汽车轻量化方面，提高镁合金使用率会显著降低汽车重量，节省燃料以及CO2排放量，达到节能减耗的作用。但是，镁为密排六方结构，滑移系少，塑性变形能力差，轧制过程中开裂严重，且加工后抗拉强度低，在很多场合限制了其应用。轧制作为镁合金板材尤其是镁合金薄板最主要的塑性加工方法之一，其技术的优劣直接关系到镁合金板材的应用前景。
对于传统的轧制方法，由于其上下辊转速、辊径和表面状况，以及在形变过程中在轧辊和镁合金之间很大的剪切应变，使得在轧制板材中会产生强烈的基面织构，从而使得板材各向异性严重，这对板材的后续加工与变形是十分不利的。譬如，专利201710996951.2公布了“高强高塑性A1N/AZ91D镁基复合材料板材的短流程轧制制备工艺”，该合金除镁外合金元素的化学成分质量百分比总量大于10％，生产成本较高；另外，虽通过传统冷轧的工艺可大幅增加合金的的抗拉强度，却不能使得该合金的织构弱化，合金塑性大幅降低。目前，现有制备具有室温高强塑性低合金含量镁合金的方法主要有等通道挤压、叠轧法和旋压法等，主要用于制备实验用小样品，难以制备大尺寸材料，且较难实现规模化批量生产。
另一种提高镁合金强塑性的方法就是添加稀土元素，有研究指出，稀土元素添加可以激活镁合金的非基面滑移，改善镁合金的基面织构，从而提高合金的延伸率，但是稀土元素的添加会大大增加生产成本，不利于企业大规模生产。专利200910011111.1和专利201610041953.1分别公布了“一种高塑性、低各项异性镁合金及其板材的热轧制工艺”和“一种非织构镁合金板材的高效轧制方法”，两项专利均提出了轧制Mg-Zn-RE合金板材具有织构弱化，室温成型性好的特点，然而其是利用稀土元素对再结晶过程的影响来实现弱化织构的，从而大大增加了合金的生产成本；另外，其是通过降低合金的抗拉强度而实现塑性性能的提高，并不能获得强塑性兼备的镁合金板材，从而限制了合金的应用范围。专利201310163323.8公布了“一种低成本细晶弱织构镁合金薄板及其制造方法”，该专利通过运用线上补热+传统的轧制工艺制备弱织构镁合金，但是该工艺适用范围窄，生产周期长，过程复杂，易于出现较为严重边裂的现象，不利于大规模生产。专利201810394321.2公布了“一种具有弱织构的Mg-LRE-HRE-Zn”，该项专利通过添加稀土元素来降低合金的织构强度，大大增加了合金的生产成本；另外该专利采用的是传统的挤压工艺，挤压周期长且生产效率低，制约了其产业化的应用。
针对现有技术存在的上述不足，亟需开发一种镁合金的生产工艺，降低生产成本、适合批量和规模化生产，并且能够提高镁合金板材成形能力。
发明内容
本发明给出一种具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的轧制制备工艺，生产成本低，能够制备宽幅板材，适合批量和规模化生产，为获得弱化镁合金板材织构，细化镁合金板材晶粒，提高镁合金板材成形能力提供了一种有效途径。
本发明的技术方案是这样实现的：
技术方案1：一种具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的制备方法，包括铸坯、低温固溶、轧制和退火处理四个工艺步骤，其轧制工艺依次为高温大压下量轧制、高温中压下量轧制和低温小压下量轧制；所述镁合金中镁的总含量大于97wt.％，且不含有稀土元素。
技术方案2：在技术方案1的基础上，进一步做如下改进，所述铸坯工艺的具体制备步骤如下：将SF6和CO2混合保护气体通入到熔炼炉中，将纯镁锭放入坩埚中在650℃的温度下进行加热，对镁熔体脱气、精炼处理，将预热的纯锌、纯银、纯锡和Mg-Ca、Mg-Mn中间合金中的两种或以上加入到镁熔体中，待合金完全熔化并搅拌均匀后浇注到模具中，获得镁合金铸坯。
技术方案3：在技术方案1的基础上，进一步做如下改进，所述低温固溶工艺的具体制备步骤如下：将镁合金铸坯放入惰性气体保护的热处理炉中，在400℃条件下保温10小时，随后用60℃温水淬火。
技术方案4：在技术方案1的基础上，进一步做如下改进，所述轧制工艺的具体制备步骤如下：
S1.高温大压下量轧制：将固溶处理后的试样放入加热箱中加热，待升温至300-450℃后，静置保温3-120分钟后，上下轧辊温度分别为50-100℃和100-150℃，将镁合金坯料推送至轧辊入口，进行1道次大压下量变形轧制，单道次压下量为20-50％；
S2.高温中压下量轧制：将上述步骤S3轧制后的试样重新放入加热箱中加热，待升温至300-450℃后，静置保温3-120分钟，接着进行3道次中压下量变形轧制，单道次压下量为10-30％；
S3.低温小压下量轧制：将加热箱的温度降至150-300℃，将上述步骤S5轧制后的制样放入加热箱，静置保温3-100分钟，进行2道次小压下量变形轧制，单道次压下量为3-20％，轧制成薄板。
技术方案5：在技术方案1的基础上，进一步做如下改进，所述退火处理工艺的具体制备步骤如下：将薄板在惰性气体保护下加热200-350℃，10-200分钟的退火热处理，获得具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金。
技术方案6：在技术方案4的基础上，进一步做如下改进，步骤S1中所述加热箱的温度为320-430℃，保温时间为10-100分钟，所述单道次压下量为25-45％。
技术方案7：在技术方案4的基础上，进一步做如下改进，步骤S2中所述加热箱的温度为320-430℃，保温时间为10-100分钟，所述单道次压下量为15-25％。
技术方案8：在技术方案4的基础上，进一步做如下改进，步骤S3中所述加热箱的温度为220-300℃，保温时间为10-80分钟，所述单道次压下量为5-15％。
技术方案9：在技术方案4的基础上，进一步做如下改进，步骤S1、S2和S3中所述变形轧制为单一方向轧制、90°调转方向和90°翻转轧制或180°对调方向和180°翻转轧制，上下轧辊温度分别为50-100℃和100-150℃。
技术方案10：在技术方案5的基础上，进一步做如下改进，所述薄板在惰性气体保护下进行220-300℃，20-180分钟的退火热处理。
本发明具有以下优点和有益效果：
(1)制备合金含量小于3％的镁合金，由于添加的合金元素含量少，因而降低了成本；另外，由于锌和钙的耦合作用可以有效弱化织构；
(2)该制备方法在镁合金轧制过程中进行大、中、小压下量组合轧制，大大减少镁合金轧制过程中的开裂；
(3)该制备方法在镁合金轧制过程中进行大、中、小压下量组合轧制，可使镁合金板材晶粒大幅细化，晶粒尺寸和第二相分布均匀；
(4)该制备方法在镁合金轧制过程中包含低温轧制工艺，防止镁合金晶粒因温度升高而长大，存储位错，促进再结晶，细化镁合金晶粒，强度和塑性性能大大提高；
(5)该制备方法在镁合金轧制过程中上下轧辊温度不同，且每一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制，使镁合金板材晶粒织构弱化；
(6)该制备方法在镁合金轧制前进行固溶处理，使合金元素固溶到基体中，以促进非基面滑移，结合大、中、小压下量组合轧制及高低温轧制，促进动态和静态再结晶，使镁合金板材晶粒织构弱化；
(7)该制备方法工艺简单、易于操作，能够制备大尺寸宽幅板材，能够获得细晶粒高强塑性能，大大提高了镁合金的成形能力，适合于弱织构高强塑性低合金含量镁合金的批量生产应用；
(8)本发明提供了一种工艺简单、易操作，且易于批量生产的镁合金板材轧制方法，使所制备的镁合金板材织构弱化，晶粒均匀细化，具有室温高强塑性特性，显著提高镁合金材料的轧制成品率和板材成形能力。经过工艺优化后制备的镁合金平均晶粒尺寸小于5微米，对于镁-锌-钙系镁合金室温抗拉强度大于270MPa、屈服强度大于170MPa；总应变超过30％，具有优异的室温强塑性性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例一制备的具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的SEM图；
图2为实施例一制备的具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的EBSD图；
图3为实施例一制备的具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的极图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例为Mg-1.5Zn-0.2Ca(wt.％)合金：
S1.铸坯：将SF6和CO2混合保护气体通入到熔炼炉中，将纯镁锭放入坩埚中在650℃的温度下进行加热，对镁熔体脱气、精炼处理；按比例将预热的纯锌、Mg-Ca合金加入到熔体中，待合金完全熔化并搅拌均匀后浇注到模具中，最终获得Mg-1.5Zn-0.2Ca合金镁合金铸坯；
S2.低温固溶处理：将制备的镁合金铸坯放入惰性气体保护热处理炉中，在400℃条件下保温10小时，随后用60℃的温水淬火；
S3.高温大压下量轧制：将铸造镁合金坯料放入加热箱中加热，待升温至300℃后，静置保温120分钟，上下轧辊温度分别为50℃和150℃，将镁合金坯料推送至轧辊入口，进行1道次大压下量轧制，单道次压下量为50％；
S4.高温中压下量轧制：将上述步骤S3轧制后的试样重新放入加热箱，静置保温120分钟，接着进行3道次中压下量轧制，单道次压下量为10％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制；
S5.低温小压下量轧制：将加热箱的温度降至150℃，将上述步骤S4轧制后的制样放入加热箱，静置保温100分钟，进行2道次小压下量轧制，单道次压下量为3％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制，最终轧制成薄板；
S6.退火处理：将步骤S6所述的薄板在惰性气体保护下加热200-350℃，10-200分钟的退火热处理，获得具有细晶组织和弱织构的高强塑性镁合金板材。
经检测，室温下，该合金可获得抗拉强度＞270MPa，屈服强度＞170MPa，总应变＞30％。
实施例二
本实施例为Mg-1.5Zn-0.2Ca-0.3Mn(wt.％)合金：
S1.将SF6和CO2混合保护气体通入到熔炼炉中，将纯镁锭放入坩埚中在650℃的温度下进行加热，对镁熔体脱气、精炼处理；将预热的纯锌、Mg-Ca、Mg-Mn合金加入到熔体中，待合金完全熔化并搅拌均匀后浇注到模具中，最终获得Mg-1.5Zn-0.2Ca-0.3Mn合金镁合金铸坯；
S2.低温固溶处理：将制备的镁合金铸坯放入惰性气体保护热处理炉中，在400℃条件下保温10小时，随后用60℃的温水淬火；
S3.高温大压下量轧制：将铸造镁合金坯料放入加热箱中加热，待升温至350℃后，静置保温80分钟，上下轧辊温度分别为50℃和125℃，将镁合金坯料推送至轧辊入口，进行1道次大压下量轧制，单道次压下量为42％；
S4.高温中压下量轧制：将上述步骤S3轧制后的试样重新放入加热箱，静置保温100分钟，接着进行3道次中压下量轧制，单道次压下量为17％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制；
S5.低温小压下量轧制：将加热箱的温度降至200℃，将上述步骤S4轧制后的制样放入加热箱，静置保温70分钟，进行2道次小压下量轧制，单道次压下量为8％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制，最终轧制成薄板；
S6.退火处理：将步骤S5所述的薄板在惰性气体保护下加热200-350℃，10-200分钟的退火热处理，获得具有细晶组织和弱织构的高强塑性镁合金板材。
经检测，室温下，该合金可获得抗拉强度＞270MPa，屈服强度＞170MPa，总应变＞30％。
实施例三
本实施例为Mg-1.5Zn-0.2Ca-0.3Mn(wt.％)合金：
S1.将SF6和CO2混合保护气体通入到熔炼炉中，将纯镁锭放入坩埚中在650℃的温度下进行加热，对镁熔体脱气、精炼处理；将预热的纯锌、Mg-Ca、Mg-Mn合金加入到熔体中，待合金完全熔化并搅拌均匀后浇注到模具中，最终获得Mg-1.5Zn-0.2Ca-0.3Mn镁合金铸坯；
S2.低温固溶处理：将制备的镁合金铸坯放入惰性气体保护热处理炉中，在400℃条件下保温10小时，随后用60℃的温水淬火；
S3.高温大压下量轧制：将铸造镁合金坯料放入加热箱中加热，待升温至400℃后，静置保温30分钟，上下轧辊温度分别为75℃和100℃，将镁合金坯料推送至轧辊入口，进行1道次大压下量轧制，单道次压下量为37％；
S4.高温中压下量轧制：将上述步骤S3轧制后的试样重新放入加热箱，静置保温75分钟，接着进行3道次中压下量轧制，单道次压下量为17％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制；
S5.低温小压下量轧制：将加热箱的温度降至250℃，将上述步骤S4轧制后的制样放入加热箱，静置保温60分钟，进行2道次小压下量轧制，单道次压下量为10％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制，最终轧制成薄板；
S6.退火处理：将步骤S5所述的薄板在惰性气体保护下加热200-350℃，10-200分钟的退火热处理，获得具有细晶组织和弱织构的高强塑性镁合金板材。
经检测，室温下，该合金可获得抗拉强度＞270MPa，屈服强度＞170MPa，总应变＞30％。
实施例四
本实施例为Mg-1.5Zn-0.2Ca-0.3Mn(wt.％)合金：
S1.将SF6和CO2混合保护气体通入到熔炼炉中，将纯镁锭放入坩埚中在650℃的温度下进行加热，对镁熔体脱气、精炼处理；将预热的纯锌、Mg-Ca、Mg-Mn合金加入到熔体中，待合金完全熔化并搅拌均匀后浇注到模具中，最终获得Mg-1.5Zn-0.2Ca-0.3Mn镁合金铸坯；
S2.低温固溶处理：将制备的镁合金铸坯放入惰性气体保护热处理炉中，在400℃条件下保温10小时，随后用60℃的温水淬火；
S3.高温大压下量轧制：将铸造镁合金坯料放入加热箱中加热，待升温至450℃后，静置保温3分钟，上下轧辊温度分别为75℃和125℃，将镁合金坯料推送至轧辊入口，进行1道次大压下量轧制，单道次压下量为20％；
S4.高温中压下量轧制：将上述步骤S3轧制后的试样重新放入加热箱，静置保温30分钟，接着进行3道次中压下量轧制，单道次压下量为22％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制；
S5.低温小压下量轧制：将加热箱的温度降至250℃，将上述步骤S4轧制后的制样放入加热箱，静置保温20分钟，进行2道次小压下量轧制，单道次压下量为13％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制，最终轧制成薄板；
S6.退火处理：将步骤S5所述的薄板在惰性气体保护下加热200-350℃，10-200分钟的退火热处理，获得具有细晶组织和弱织构的高强塑性镁合金板材。
实施例五
本实施例为Mg-1.5Zn-0.2Ca-0.3Mn(wt.％)合金：
S1.将SF6和CO2混合保护气体通入到熔炼炉中，将纯镁锭放入坩埚中在650℃的温度下进行加热，对镁熔体脱气、精炼处理；将预热的纯锌、Mg-Ca、Mg-Mn合金加入到熔体中，待合金完全熔化并搅拌均匀后浇注到模具中，最终获得Mg-1.5Zn-0.2Ca-0.3Mn镁合金铸坯；
S2.低温固溶处理：将制备的镁合金铸坯放入惰性气体保护热处理炉中，在400℃条件下保温10小时，随后用60℃的温水淬火；
S3.高温大压下量轧制：将铸造镁合金坯料放入加热箱中加热，待升温至450℃后，静置保温10分钟，上下轧辊温度分别为80℃和140℃，将镁合金坯料推送至轧辊入口，进行1道次大压下量轧制，单道次压下量为25％；
S4.高温中压下量轧制：将上述步骤S3轧制后的试样重新放入加热箱，静置保温3分钟，接着进行3道次中压下量轧制，单道次压下量为30％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制；
S5.低温小压下量轧制：将加热箱的温度降至300℃，将上述步骤S4轧制后的制样放入加热箱，静置保温3分钟，进行2道次小压下量轧制，单道次压下量为20％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制，最终轧制成薄板；
S6.退火处理：将步骤S5所述的薄板在惰性气体保护下加热200-350℃，10-200分钟的退火热处理，获得具有细晶组织和弱织构的高强塑性镁合金板材。
实施例六
本实施例为Mg-2.0Zn-0.2Ca-0.2Sn(wt.％)合金：
S1.将SF6和CO2混合保护气体通入到熔炼炉中，将纯镁锭放入坩埚中在650℃的温度下进行加热，对镁熔体脱气、精炼处理；将预热的纯锌、纯锡、Mg-Ca合金加入到熔体中，待合金完全熔化并搅拌均匀后浇注到模具中，最终获得Mg-2.0Zn-0.2Ca-0.2Sn镁合金铸坯；
S2.低温固溶处理：将制备的镁合金铸坯放入惰性气体保护热处理炉中，在400℃条件下保温10小时，随后用60℃的温水淬火；
S3.高温大压下量轧制：将铸造镁合金坯料放入加热箱中加热，待升温至375℃后，静置保温20分钟，上下轧辊温度分别为60℃和130℃，将镁合金坯料推送至轧辊入口，进行1道次大压下量轧制，单道次压下量为33％；
S4.高温中压下量轧制：将上述步骤S3轧制后的试样重新放入加热箱，静置保温70分钟，接着进行3道次中压下量轧制，单道次压下量为24％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制；
S5.低温小压下量轧制：将加热箱的温度降至200℃，将上述步骤S4轧制后的制样放入加热箱，静置保温30分钟，进行2道次小压下量轧制，单道次压下量为10％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制，最终轧制成薄板；
S6.退火处理：将步骤S5所述的薄板在惰性气体保护下加热200-350℃，10-200分钟的退火热处理，获得具有细晶组织和弱织构的高强塑性镁合金板材。
实施例七
本实施例为Mg-2.5Zn-0.3Ca-0.1Ag(wt.％)合金：
S1.将SF6和CO2混合保护气体通入到熔炼炉中，将纯镁锭放入坩埚中在650℃的温度下进行加热，对镁熔体脱气、精炼处理；将预热的纯锌、纯银、Mg-Ca合金加入到熔体中，待合金完全熔化并搅拌均匀后浇注到模具中，最终获得Mg-2.0Zn-0.3Ca-0.1Ag镁合金铸坯；
S2.低温固溶处理：将制备的镁合金铸坯放入惰性气体保护热处理炉中，在400℃条件下保温10小时，随后用60℃的温水淬火；
S3.高温大压下量轧制：将铸造镁合金坯料放入加热箱中加热，待升温至300℃后，静置保温60分钟，上下轧辊温度分别为100℃和110℃，将镁合金坯料推送至轧辊入口，进行1道次大压下量轧制，单道次压下量为25％；
S4.高温中压下量轧制：将上述步骤S3轧制后的试样重新放入加热箱，静置保温50分钟，接着进行3道次中压下量轧制，单道次压下量为16％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制；
S5.低温小压下量轧制：将加热箱的温度降至275℃，将上述步骤S4轧制后的制样放入加热箱，静置保温20分钟，进行2道次小压下量轧制，单道次压下量为12％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制，最终轧制成薄板；
S6.退火处理：将步骤S5所述的薄板在惰性气体保护下加热200-350℃，10-200分钟的退火热处理，获得具有细晶组织和弱织构的高强塑性镁合金板材。
对比例一
本对比例为Mg-1.5Zn-0.2Ca(wt.％)合金：
S1.铸坯：将SF6和CO2混合保护气体通入到熔炼炉中，将纯镁锭放入坩埚中在650℃的温度下进行加热，对镁熔体脱气、精炼处理；按比例将预热的纯锌、Mg-Ca合金加入到熔体中，待合金完全熔化并搅拌均匀后浇注到模具中，最终获得Mg-1.5Zn-0.2Ca合金镁合金铸坯；
S2.低温固溶处理：将制备的镁合金铸坯放入惰性气体保护热处理炉中，在450℃条件下保温20小时，随后空冷；
S3.将铸造镁合金坯料放入加热箱中加热，待升温至230℃后，静置保温80分钟，上下轧辊温度分别为70℃和120℃，然后将镁合金坯料推送至轧辊入口，接着进行5道次中压下量轧制，单道次压下量为30％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制，最终轧制成薄板；
S4.退火处理：将步骤S3所述的薄板在惰性气体保护下加热200-350℃，10-200分钟的退火热处理，获得边裂较深的低强塑性镁合金板材。
经检测，室温下，该合金可获得抗拉强度＜225MPa，屈服强度＜126MPa，总应变＜15％。
对比例二
本对比例为Mg-1.5Zn-0.2Ca-0.3Mn(wt.％)合金：
S1.将SF6和CO2混合保护气体通入到熔炼炉中，将纯镁锭放入坩埚中在650℃的温度下进行加热，对镁熔体脱气、精炼处理；将预热的纯锌、Mg-Ca、Mg-Mn合金加入到熔体中，待合金完全熔化并搅拌均匀后浇注到模具中，最终获得Mg-1.5Zn-0.2Ca-0.3Mn合金镁合金铸坯；
S2.低温固溶处理：将制备的镁合金铸坯放入惰性气体保护热处理炉中，在400℃条件下保温20小时，随后用60℃的温水淬火；
S3.将铸造镁合金坯料放入加热箱中加热，待升温至350℃后，静置保温80分钟，上下轧辊温度分别为50℃和125℃，将镁合金坯料推送至轧辊入口，进行1道次大压下量轧制，单道次压下量为70％，获得表面鱼鳞状裂纹镁合金板材，无法进行力学性能检测。
对比例三
本对比例为Mg-2.0Zn-0.2Ca-0.2Sn(wt.％)合金：
S1.将SF6和CO2混合保护气体通入到熔炼炉中，将纯镁锭放入坩埚中在650℃的温度下进行加热，对镁熔体脱气、精炼处理；将预热的纯锌、纯锡、Mg-Ca合金加入到熔体中，待合金完全熔化并搅拌均匀后浇注到模具中，最终获得Mg-2.0Zn-0.2Ca-0.2Sn镁合金铸坯；
S2.将铸造镁合金坯料放入加热箱中加热，待升温至200℃后，静置保温80分钟，上下轧辊温度分别为35℃和55℃，将镁合金坯料推送至轧辊入口，进行9道次小压下量轧制，单道次压下量为10％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制，最终轧制成薄板；
S3.退火处理：将步骤S2所述的薄板在惰性气体保护下加热200-350℃，10-200分钟的退火热处理，获得边裂较深的低强塑性镁合金板材。
对比例四
本对比例为Mg-2.5Zn-0.3Ca-0.1Ag(wt.％)合金：
S1.将SF6和CO2混合保护气体通入到熔炼炉中，将纯镁锭放入坩埚中在650℃的温度下进行加热，对镁熔体脱气、精炼处理；将预热的纯锌、纯银、Mg-Ca合金加入到熔体中，待合金完全熔化并搅拌均匀后浇注到模具中，最终获得Mg-2.0Zn-0.3Ca-0.1Ag镁合金铸坯；
S2.将铸造镁合金坯料放入加热箱中加热，待升温至280℃后，静置保温10分钟，上下轧辊温度分别为30℃和70℃，将镁合金坯料推送至轧辊入口，进行1道次轧制，单道次压下量为40％；
S3.将加热箱的温度降至250℃，将上述步骤S2轧制后的制样放入加热箱，静置保温30分钟，进行2道次小压下量轧制，单道次压下量为20％，且每轧制一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制，最终轧制成薄板；
S4.退火处理：将步骤S3所述的薄板在惰性气体保护下加热200-350℃，10-200分钟的退火热处理，获得边裂较深的低强塑性镁合金板材。
经实施方案我们可获得的镁-锌-钙系镁合金板材室温抗拉强度大于270MPa、屈服强度大于170MPa；总应变超过30％，具有优异的室温强塑性性能；而对比方案获得具有边裂较深的低强塑性或表面有鱼鳞状裂纹的镁合金板材。
与现有技术相比，本发明制备了合金含量小于3％的镁合金，由于添加的合金元素含量少，因而降低了成本；另外，由于锌和钙的耦合作用可以有效弱化织构；该制备方法在镁合金轧制过程中进行大、中、小压下量组合轧制，大大减少镁合金轧制过程中的开裂；该制备方法在镁合金轧制过程中进行大、中、小压下量组合轧制，可使镁合金板材晶粒大幅细化，晶粒尺寸和第二相分布均匀；该制备方法在镁合金轧制过程中包含低温轧制工艺，防止镁合金晶粒因温度升高而长大，存储位错，促进再结晶，细化镁合金晶粒，强度和塑性性能大大提高；该制备方法在镁合金轧制过程中上下轧辊温度不同，且每一道次后进行180°对调方向和180°翻转轧制，使镁合金板材晶粒织构弱化；该制备方法在镁合金轧制前进行固溶处理，使合金元素固溶到基体中，以促进非基面滑移，结合大、中、小压下量组合轧制及高低温轧制，促进动态和静态再结晶，使镁合金板材晶粒织构弱化；该制备方法工艺简单、易于操作，能够制备大尺寸宽幅板材，能够获得细晶粒高强塑性能，大大提高了镁合金的成形能力，适合于弱织构高强塑性低合金含量镁合金的批量生产应用；
本发明提供了一种工艺简单、易操作，且易于批量生产的镁合金板材轧制方法，使所制备的镁合金板材织构弱化，晶粒均匀细化，具有室温高强塑性特性，显著提高镁合金材料的轧制成品率和板材成形能力。经过工艺优化后制备的镁合金平均晶粒尺寸小于5微米，对于镁-锌-钙系镁合金室温抗拉强度大于270MPa、屈服强度大于170MPa；总应变超过30％，具有优异的室温强塑性性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的制备方法，其特征在于，包括铸坯、低温固溶、轧制和退火处理四个工艺步骤，其轧制工艺依次为高温大压下量轧制、高温中压下量轧制和低温小压下量轧制；所述镁合金中镁的总含量大于97wt.％，且不含有稀土元素。
2.根据权利要求1所述一种具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的制备方法，其特征在于，所述铸坯工艺的具体制备步骤如下：将SF6和CO2混合保护气体通入到熔炼炉中，将纯镁锭放入坩埚中在650℃的温度下进行加热，对镁熔体脱气、精炼处理，将预热的纯锌、纯银、纯锡和Mg-Ca、Mg-Mn中间合金中的两种或以上加入到镁熔体中，待合金完全熔化并搅拌均匀后浇注到模具中，获得镁合金铸坯。
3.根据权利要求1所述一种具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的制备方法，其特征在于，所述低温固溶工艺的具体制备步骤如下：将镁合金铸坯放入惰性气体保护的热处理炉中，在400℃条件下保温10小时，随后用60℃温水淬火。
4.根据权利要求1所述一种具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的制备方法，其特征在于，所述轧制工艺的具体制备步骤如下：
S1.高温大压下量轧制：将固溶处理后的试样放入加热箱中加热，待升温至300-450℃后，静置保温3-120分钟后，上下轧辊温度分别为50-100℃和100-150℃，将镁合金坯料推送至轧辊入口，进行1道次大压下量变形轧制，单道次压下量为20-50％；
S2.高温中压下量轧制：将上述步骤S3轧制后的试样重新放入加热箱中加热，待升温至300-450℃后，静置保温3-120分钟，接着进行3道次中压下量变形轧制，单道次压下量为10-30％；
S3.低温小压下量轧制：将加热箱的温度降至150-300℃，将上述步骤S5轧制后的制样放入加热箱，静置保温3-100分钟，进行2道次小压下量变形轧制，单道次压下量为3-20％，轧制成薄。
5.根据权利要求1所述一种具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的制备方法，其特征在于，所述退火处理工艺的具体制备步骤如下：将薄板在惰性气体保护下加热200-350℃，10-200分钟的退火热处理，获得具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金。
6.根据权利要求4所述的一种具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述加热箱的温度为320-430℃，保温时间为10-100分钟，所述单道次压下量为25-45％。
7.根据权利要求4所述的一种具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述加热箱的温度为320-430℃，保温时间为10-100分钟，所述单道次压下量为15-25％。
8.根据权利要求4所述的一种具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述加热箱的温度为220-300℃，保温时间为10-80分钟，所述单道次压下量为5-15％。
9.根据权利要求4所述的一种具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的制备方法，其特征在于，步骤S1、S2和S3中所述变形轧制为单一方向轧制、90°调转方向和90°翻转轧制或180°对调方向和180°翻转轧制，上下轧辊温度分别为50-100℃和100-150℃。
10.根据权利要求5所述的一种具有弱织构高强塑性低合金含量镁合金的制备方法，其特征在于，所述薄板在惰性气体保护下进行220-300℃，20-180分钟的退火热处理。
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