一种镁合金箔材制备方法与流程

文档序号:11241630阅读:871来源:国知局

本发明涉及一种金属材料成形与加工领域,具体是涉及一种镁合金箔材成形加工技术,通过电塑性成形技术实现保持材料高强度的同时增强镁合金的塑性。



背景技术:

镁合金由于其密度低、比强度高,同时兼具良好的抗蠕变性和抗震吸能等优点,在国防、航空航天、汽车制造等领域具有广泛的应用前景。镁合金由于其具有六方晶体结构的特性,在室温变形条件下能开动的独立滑移系少,导致室温塑性低,变形加工困难。因此,大多数镁合金材料塑性加工需在热激活(t>225oc)条件下进行,由此带来了能源消耗的增加,且板材表面不可避免的产生氧化粘着物。

目前,国内生产宽幅(>800mm)镁合金板材的最小厚度仅为0.3mm,但某些精密的电子器件、大功率镁阳极电池领域以及航空航天领域需要使用到厚度小于0.3mm的超薄镁合金板材。目前,国内外生产厚度小于0.3mm的超薄镁合金板带材最后的轧制阶段均需热轧,并辅以中间退火来完成。然而,在镁合金薄板生产过程中,1mm以下镁合金板材的轧制最容易出现裂纹,其原因是工业生产常用可逆轧机,随着镁板的变薄,镁合金经历了降温轧制过程,终轧时轧辊温度不够。因此,如何实现通过特种加工工艺制备镁合金板带材,特别是超薄板带材,并进行大批量连续化生产高成形性的超薄板带材,是实现镁合金由初级加工向深加工领域推进的关键。镁合金箔材是指厚度小于或等于0.1mm薄板带材,现有的制备工艺难以实现大规模连续化生产,且成本居高不下。通过在轧制过程中施加高能脉冲电流,产生大量的定向漂移的自由电子(电子风)。漂移电子群频繁地定向撞击位错,会对位错段产生一个类似于外加应力的电子风力,促进位错在其滑移面上的移动。电塑性轧制能有效降低轧制抗力,大幅度提高材料的变形能力并改善板材的表面质量。



技术实现要素:

本发明的目的在于解决现有镁合金超薄板带材制备加工困难的难题,提供一种可大规模连续化生产、成本低,且制备的镁合金箔材整体表面质量良好、力学性能优异、耐腐蚀性高的镁合金箔材制备方法。

本发明所述的镁合金箔材制备方法,其特点是主要包括以下步骤:

(1)铸锭均匀化处理

将镁合金铸锭放置在真空炉中,抽去多余的空气,使真空度小于0.1pa,然后通入惰性气体,在573~823k温度下保温12~24小时,对锭坯进行均匀化处理;

(2)铸锭热轧开坯

将均匀化处理后的锭坯直接进行大变形量热轧开坯,轧制温度为653~773k,热轧开坯总变形量达到70~90%,使具有粗大铸态组织的锭坯完全转变为具有变形组织的板坯,且通过退火提高板坯塑性并消除轧制过程中的残余应力;

(3)板坯热粗轧

将热轧开坯后具有变形组织的板坯加工成所需宽度尺寸后,进行热轧,热轧温度为653~773k,第一道次变形量控制在35~50%,确保变形均匀的同时避免板坯的开裂,接着进行4~5道次的热轧,总变形量控制在70~90%之间,最终获得厚度为1~1.5mm的板材,并将板材进行退火热处理;

(4)板材电塑性精轧

在电塑性精轧时,为保证室温条件下不产生裂纹,冷轧板每道次变形量控制在10~20%,每轧制4道次后进行一次快速电塑性退火处理,直至板材被轧制到厚度为0.1mm;

(5)板材精整

将电塑性精轧后的板材进行精整,彻底解决波浪边、卷材裂痕和中心凹凸的问题,厚度公差小于±0.01,完成镁合金箔材的制备。

本发明与现有技术相比,具有如下的优点及有益效果:

1、本发明采用较少的步骤并在室温下实现镁合金箔材的制备。由于采用热轧开坯,电塑性精轧处理(电塑性轧制可以激活非基面滑移系,增强位错的运动能力,使得变形区域晶粒明显细化,伴随着动态再结晶的出现,使得孪生得以抑制),从而节省了能源,在冷轧超薄带、箔材过程中无明显边裂,整体表面质量良好。去毛边后可获得高质量的镁合金箔材,电塑性退火后晶粒细小均匀,且力学性能优异。

2、通过对精轧后箔材的测试,发现其晶粒细小,组织均匀,显微缺陷较少,呈弱基面取向分布,因此具有良好的力学性能以及耐腐蚀性高等优点。

具体实施方式

本发明所述的镁合金箔材制备方法,主要包括以下步骤:

(1)铸锭均匀化处理

将镁合金铸锭放置在真空炉中,抽去多余的空气,使真空度小于0.1pa,然后通入惰性气体,在573~823k温度下保温12~24小时,对锭坯进行均匀化处理;

(2)铸锭热轧开坯

将均匀化处理后的锭坯直接进行大变形量热轧开坯,轧制温度为653~773k,热轧开坯总变形量达到70~90%,使具有粗大铸态组织的锭坯完全转变为具有变形组织的板坯,且通过退火提高板坯塑性并消除轧制过程中的残余应力;

(3)板坯热粗轧

将热轧开坯后具有变形组织的板坯加工成所需宽度尺寸后,进行热轧,热轧温度为653~773k,第一道次变形量控制在35~50%,确保变形均匀的同时避免板坯的开裂,接着进行4~5道次的热轧,总变形量控制在70~90%之间,最终获得厚度为1~1.5mm的板材,并将板材进行退火热处理;

(4)板材电塑性精轧

在电塑性精轧时,为保证室温条件下不产生裂纹,冷轧板每道次变形量控制在10~20%,每轧制4道次后进行一次快速电塑性退火处理,直至板材被轧制到厚度为0.1mm;

(5)板材精整

将电塑性精轧后的板材进行精整,彻底解决波浪边、卷材裂痕和中心凹凸的问题,厚度公差小于±0.01,完成镁合金箔材的制备。

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1:

1、将az31镁合金铸锭放置在惰性气体保护下,在623k保温12小时,对铸锭坯进行均匀化处理;

2、将均匀化处理后的锭坯切成60mm厚度的板材,直接进行大变形量热轧开坯,轧制温度为673k,热轧开坯总变形量达到80%,厚度减少到12mm,使粗大的铸态组织完全转变为变形组织,通过573k退火1小时提高板坯塑性并消除轧制过程中的残余应力;

3、将热轧开坯后具有变形组织的板坯加工成500mm*200mm*12mm,进行热轧,热轧温度为673k,第一道次变形量控制在40%,第二道次变形量控制在45%,第三道次变形量控制在40%,第四道次变形量控制在45%,第五道次变形量控制在23%,轧制成1mm板材,最后进行573k退火0.5小时热处理;

4、电塑性轧制时电压为80v,功率为15kw,脉冲频率为200hz,轧制时每道次变形量控制在15%,每轧制4道次后进行一次快速电塑性退火处理,电退火时间为2分钟,直至板材被轧制到厚度为0.1mm;

5、将电塑性精轧后的板材进行精整,其厚度公差小于±0.01mm。

实施例2:

1、将az31镁合金铸锭放置在惰性气体保护下,在623k保温12小时,对铸锭坯进行均匀化处理;

2、将均匀化处理后的锭坯切成60mm厚度的板材,直接进行大变形量热轧开坯,轧制温度为753k,热轧开坯总变形量达到85%,厚度减少到9mm,使粗大的铸态组织完全转变为变形组织,通过573k退火1小时提高板坯塑性并消除轧制过程中的残余应力;

3、将热轧开坯后具有变形组织的板坯加工成500mm*200mm*9mm,进行热轧,热轧温度为753k,第一道次变形量控制在40%,第二道次变形量控制在45%,第三道次变形量控制在40%,第四道次变形量控制在45%,第五道次变形量控制在23%,轧制成1.35mm板材,最后进行573k退火0.5小时热处理;

4、电塑性轧制时电压为80v,功率为15kw,脉冲频率为200hz,轧制时每道次变形量控制在20%,每轧制4道次后进行一次快速电塑性退火处理,电退火时间为2分钟,直至板材被轧制到厚度为0.06mm;

5、将电塑性精轧后的板材进行精整,其厚度公差小于±0.01mm。

本发明是通过实施例来描述的,但并不对本发明构成限制,参照本发明的描述,所公开的实施例的其他变化,如对于本领域的专业人士是容易想到的,这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

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