CN110819921A

CN110819921A - 一种改变镁合金板材织构的方法

Info

Publication number: CN110819921A
Application number: CN201911162119.8A
Authority: CN
Inventors: 周涛; 时来鑫; 胡励; 吕胡缘; 陈强; 葛文俊; 刘雷; 陈家明; 陈昌毅; 郎萌葳; 杨明波; 万元元
Original assignee: Chongqing University of Technology; No 59 Research Institute of China Ordnance Industry
Current assignee: Chongqing University of Technology; No 59 Research Institute of China Ordnance Industry
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2020-02-21

Abstract

本发明公开了一种改变镁合金板材织构的方法，其包括以下步骤：S1，高温异步轧制，将镁合金板材在500~550℃下进行多道次异步轧制，单道次压下量为20~50%，将镁合金板材轧至2mm及以下，异步轧制总应变量不低于60％；S2，单道次弯曲变形，将S1获得的镁合金板材重新加热至500~550℃，保温1~3min，进行异步终轧，压下量为3~10%；利用轧辊与镁合金板材之间的摩擦力使镁合金板材通过弯曲模具中的弯曲通道，产生单道次弯曲变形，弯曲通道的转角角度为100~130°，转角半径为6~10mm；S3，退火，退火温度为250~400℃，退火时间为30~90min。其能够实现镁合金板材由典型的基面织构转变为非基面织构，提高生产效率，适用于多种不同类型的镁合金板材的制备加工。

Description

一种改变镁合金板材织构的方法

技术领域

本发明涉及镁合金板材塑性变形，具体涉及一种改变镁合金板材织构的方法。

背景技术

变形镁合金板材由于具有低密度、高的比强度和比刚度、阻尼减震性能好等诸多优点，可用作笔记本电脑、手机、家用电器等产品的壳体，具有巨大的市场需求和应用前景。然而较差的室温成形性能一直是限制变形镁合金板材应用的瓶颈问题，其根源在于：镁合金板材在普通轧制变形时容易形成强烈的基面织构，具有基面织构的镁合金板材在二次成形时，基面滑移系因处于硬取向而难以启动。特别是当沿板材法向ND方向施加压应力时，拉伸孪生也不能发生，使成形性能进一步恶化。因此，削弱板材基面织构、甚至改变板材织构类型是提高镁合金板材后续塑性变形能力的重要手段。

研究表明，高温轧制可以有效地激活非基面位错，使得在退火过程中形核的再结晶晶粒具有随机取向，从而有助于镁合金板材基面织构的弱化，在一定程度上提高板材的室温成形性能。此外，异步轧制由于上下两轧辊的线速度有差异，会在板材中产生搓轧力，可以在一定程度上使镁合金板材的晶粒发生偏转，但是其偏转角度通常在±15º以内，因此，异步轧制镁合金板材仍表现为基面织构特征。有学者研究发现，多道次弯曲变形不仅可以细化晶粒，还可以减弱基面织构强度。但是，需要说明的是，利用以上塑性加工工艺仍难以摆脱基面织构的束缚。

为了进一步改进镁合金板材织构，国内外学者将大应变剪切变形引入到模具或装置中，从而开发出了一些新的大塑性变形工艺。目前，最为典型的是等径角挤压（ECAP）、等径角轧制（ECAR）工艺，他们都是通过转角处的大应变剪切变形，使晶粒发生偏转，从而改变织构。其中，ECAR对于制备大尺寸薄板有非常显著的优势。但采用ECAR工艺研制高塑性变形镁合金板材时存在一些问题：1、由于模具中引入大应变剪切变形，对设备能力、模具材质和性能的要求较高；2、由于大应变剪切变形对镁合金板材的塑性有较高要求，一般只适用于塑性相对较好的、强度较低的镁合金板材，而对于高强度镁合金板材，通常难以顺利完成ECAR变形过程；3、为了更好地改善镁合金板材的织构，通常需要多道次循环ECAR变形，导致模具反复拆装，从而生产效率显著降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种改变镁合金板材织构的方法，其能够实现镁合金板材由典型的基面织构转变为非基面织构，提高生产效率，适用于多种不同类型的镁合金板材的制备加工。

本发明所述的改变镁合金板材织构的方法，其包括以下步骤：

S1，高温异步轧制，将镁合金板材进行多道次异步热轧，轧制温度为500~550℃，单道次压下量为20~50%，将镁合金板材轧至2mm及以下，其中异步轧制总应变量不低于60％；

S2，单道次弯曲变形，将S1获得的镁合金板材重新加热至500~550℃，保温1~3min，进行异步终轧，压下量为3~10%；利用轧辊与镁合金板材之间的摩擦力使镁合金板材通过弯曲模具中的弯曲通道，产生单道次小应变弯曲变形，弯曲通道的转角角度为100~130°，转角半径为6~10mm；

S3，退火，退火温度为250~400℃，退火时间为30~90min。

进一步，所述S1中进行异步热轧时，上轧辊转速为8~12m/min，下轧辊转速为18~25m/min，上下轧辊的温度相同，其温度为20～200℃。

进一步，所述S2中进行异步终轧时，上轧辊转速为8~12m/min，下轧辊转速为18~25m/min，上下轧辊的温度相同，其温度为20～200℃。

进一步，所述S3中退火的升温速度为15~30℃/min。

进一步，所述S1中异步热轧的温度为500~550℃。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果。

1、本发明首先通过多道次高温异步轧制在镁合金板材中引入大量的非基面位错，并积累大量的形变储存能。终轧前需要重新加热镁合金板材，保证镁合金板材在一定温度下进行弯曲变形，使得镁合金板材具有一定的塑形变形能力，通过特定的弯曲通道产生单道次弯曲变形，弯曲通道的转角角度为100~130°，转角半径为6~10mm，利用单道次小应变弯曲变形在镁合金板材中引入拉伸孪晶，初步实现镁合金板材晶粒取向的改变。最后在退火再结晶处理过程中，通过多道次高温异步轧制积累的形变储存能，同时在非基面位错、拉伸孪晶和晶界共同作用下，使得退火后的镁合金板材由典型的基面织构转变为非基面织构特征。现有的单独高温异步轧制和单独连续弯曲变形，都只能弱化镁合金板材基面织构，无法实现基面织构的改变，本发明通过多道次高温异步轧制、单道次小应变弯曲变形和退火的结合，实现了基面织构的改变。

2、本发明的镁合金板材通过前序的多道次高温异步轧制，仅需一次小应变弯曲变形，结合退火工序，就可以实现基面织构的改变，相较于现有的ECAR工艺，避免了板材多次循环剪切变形、模具反复拆装的问题，提高了生产效率。

3、由于大应变剪切变形对镁合金板材的塑性有较高要求，一般只适用于塑性相对较好的、强度较低的镁合金板材，而对于高强度镁合金板材，通常难以顺利完成ECAR变形过程。然而，本发明采用的单道次弯曲变形则相反，由于在弯曲模具中进行的弯曲应变小，高强度镁合金板材也能顺利完成整个过程。因此，本发明适用于多种不同类型镁合金板材的制备加工，应用范围更广。

附图说明

图1是普通热轧后镁合金板材的（0002）极图；

图2是本发明得到的镁合金板材的（0002）极图；

图3是本发明得到的镁合金板材与普通热轧的镁合金板材的晶粒取向示意图；其中，a为普通热轧的镁合金板材，b为本发明得到的镁合金板材。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

实施例一，一种改变镁合金板材织构的方法，其包括以下步骤。

S1，高温异步轧制，将5mm厚的AZ31镁合金板材放入加热炉中，升温速率为13℃/min，将AZ31镁合金板材加热到550℃，保温10min，随后进行多道次高温异步轧制，上轧辊转速为10m/min，下轧辊转速为24m/min，单道次压下量为35%，经过3道次异步热轧后，将原始AZ31镁合金板材轧至1.37mm，其异步轧制总应变为72.6%。

S2，单道次弯曲变形，将S1获得的1.37mm厚的AZ31镁合金板材重新加热至550℃，保温1.5min，进行异步终轧，上轧辊转速为10m/min，下轧辊转速为24m/min，压下量为8%；利用轧辊与镁合金板材之间的摩擦力使镁合金板材通过弯曲模具中的弯曲通道，产生单道次小应变弯曲变形，弯曲通道的转角角度为120°，转角半径为8mm，得到厚度为1.26mm的AZ31镁合金板材。

S3，退火，将S2获得的1.26mm厚的AZ31镁合金板材放入加热炉中，升温速率为18℃/min，加热至300℃，保温60min，完成退火处理后进行空冷。

对实施例一得到的AZ31镁合金板材织构分析，以普通热轧退火处理的AZ31镁合金板材作为对比例，参见图1和图3a，普通热轧后的AZ31镁合金板材仍然为典型的强基面织构，其基轴最大偏转角度约为±10℃。参见图2和图3b，实施例一得到AZ31镁合金板材为双峰非基面织构，其基轴最大偏转角度约为±40℃。

实施例二，一种改变镁合金板材织构的方法，其包括以下步骤。

S1，高温异步轧制，将5mm厚的AZ31镁合金板材放入加热炉中，升温速率为13℃/min，将AZ31镁合金板材加热到500℃，保温15min，随后进行多道次异步热轧，上轧辊转速为8m/min，下轧辊转速为18m/min，单道次压下量为20%，经过5道次异步热轧后，将原始AZ31镁合金板材轧至1.64mm，其异步轧制总应变为67.2%。

S2，单道次弯曲变形，将S1获得的1.64mm厚的AZ31镁合金板材重新加热至550℃，保温3min，进行异步终轧，上轧辊转速为10m/min，下轧辊转速为24m/min，压下量为10%；利用轧辊与镁合金板材之间的摩擦力使镁合金板材通过弯曲模具中的弯曲通道，产生单道次弯曲变形，弯曲通道的转角角度为100°，转角半径为6mm，得到厚度为1.48mm的AZ31镁合金板材。

S3，退火，将S2获得的1.48mm厚的AZ31镁合金板材放入加热炉中，升温速率为15℃/min，加热至250℃，保温90min，完成退火处理后进行空冷，AZ31镁合金板材织构由典型的基面织构转变为非基面织构特征。

实施例三，一种改变镁合金板材织构的方法，其包括以下步骤。

S1，高温异步轧制，将5mm厚的AZ31镁合金板材放入加热炉中，升温速率为13℃/min，将AZ31镁合金板材加热到550℃，保温15min，随后进行多道次异步热轧，上轧辊转速为10m/min，下轧辊转速为24m/min，单道次压下量为50%，经过2道次异步热轧后，将原始AZ31镁合金板材轧至1.25mm，其异步轧制总应变为75%。

S2，单道次弯曲变形，将S1获得的1.25mm厚的AZ31镁合金板材重新加热至520℃，保温1min，进行异步终轧，上轧辊转速为10m/min，下轧辊转速为24m/min，压下量为4%；利用轧辊与镁合金板材之间的摩擦力使镁合金板材通过弯曲模具中的弯曲通道，产生单道次弯曲变形，弯曲通道的转角角度为130°，转角半径为10mm，得到厚度为1.2mm的AZ31镁合金板材。

S3，退火，将S2获得的1.75mm厚的AZ31镁合金板材放入加热炉中，升温速率为30℃/min，加热至350℃，保温45min，完成退火处理后进行空冷，AZ31镁合金板材织构由典型的基面织构转变为非基面织构特征。

实施例四，一种改变镁合金板材织构的方法，其包括以下步骤。

S1，高温异步轧制，将5mm厚的AZ31镁合金板材放入加热炉中，升温速率为13℃/min，将AZ31镁合金板材加热到530℃，保温10min，随后进行多道次异步热轧，上轧辊转速为10m/min，下轧辊转速为24m/min，单道次压下量为25%，经过4道次异步热轧后，将原始AZ31镁合金板材轧至1.58mm，其异步轧制总应变为68.4%。

S2，单道次弯曲变形，将S1获得的1.58mm厚的AZ31镁合金板材重新加热至540℃，保温2min，进行异步终轧，上轧辊转速为10m/min，下轧辊转速为24m/min，压下量为6%；利用轧辊与镁合金板材之间的摩擦力使镁合金板材通过弯曲模具中的弯曲通道，产生单道次弯曲变形，弯曲通道的转角角度为110°，转角半径为7mm，得到厚度为1.49mm的AZ31镁合金板材。

S3，退火，将S2获得的1.49mm厚的AZ31镁合金板材放入加热炉中，升温速率为20℃/min，加热至400℃，保温30min，完成退火处理后进行空冷，AZ31镁合金板材织构由典型的基面织构转变为非基面织构特征。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种改变镁合金板材织构的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，高温异步轧制，将镁合金板材进行多道次异步热轧，轧制温度为500～550℃，单道次压下量为20~50%，将镁合金板材轧至2mm及以下，其中异步轧制总应变量不低于60％；

S3，退火，退火温度为250~400℃，退火时间为30~90min。

2.根据权利要求1所述的改变镁合金板材织构的方法，其特征在于：所述S1中进行异步热轧时，上轧辊转速为8~12m/min，下轧辊转速为18~25m/min，上下轧辊的温度相同，其温度为20～200℃。

3.根据权利要求1或2所述的改变镁合金板材织构的方法，其特征在于：所述S2中进行异步终轧时，上轧辊转速为8~12m/min，下轧辊转速为18~25m/min，上下轧辊的温度相同，其温度为20～200℃。

4.根据权利要求1或2所述的改变镁合金板材织构的方法，其特征在于：所述S3中退火的升温速度为15~30℃/min。

5.根据权利要求1或2所述的改变镁合金板材织构的方法，其特征在于：所述S1中异步热轧的温度为500~550℃。