镁合金薄板及其生产方法

专利名称：镁合金薄板及其生产方法
技术领域：
本发明涉及镁合金薄板及其生产方法。
最常见的生产镁合金薄板的方法包括对通过将熔融合金注入到合适的模具中生产出来的铸锭进行热轧。在合适的较高温度下对铸锭进行均匀加热(homogenizing soak)，然后进行修整(scalp)以获得干净光滑的表面。对经过修整的铸锭进行轧制以生产成板件，然后通过热粗轧处理、中间热轧/精轧以及最终退火来生产板带和最终的薄板。有时候，中间热轧后需要再进行冷轧，从而使所得到薄板的最终厚度的减小量得到很好的调整。
在那样的方法中，例如铸锭可以达到1800mm长，1000mm宽，300mm厚。所进行的均匀化热处理通常从400℃到500℃并持续2小时。铸锭修整的深度通常为3mm左右。在温度400℃至460℃进行的热粗轧，一共要进行25道次，每一道次都可实现相当大的压下量，例如在15％到40％之间，通常大约为20％，如此即可生产出大约5mm厚的平板。在此过程中温度必须维持在最低值400℃以上，因此轧制道次之间需要对合金再次加热。
热粗轧之后通常在340℃到430℃之间进行中间热轧，以将平板轧制成大约1mm厚的带材。在达到大约10道次的中间热轧过程中，每一道次压下量约为8％到15％，通常大约为10％。每一道次后都需要进行再次加热以使温度保持在最低值340℃以上。
中间热轧之后进行精轧，以将带材轧制成最终厚度(gauge)为0.5mm的薄板，其中精轧可采用温轧或者冷轧。温精轧在190℃至400℃的温度下进行。这里，在10至20道次的温精轧过程中，每一道次的压下量为4％至10％，通常为7％左右。此外，由于薄板合金冷却很快，每一道次之间还需要加热。需要注意的是，重新加热是必要的，但是过度加热会导致过度的压下量，并且会失去对厚度的控制。冷轧更有利于最终厚度的精确调整，但是这样每一道次只能产生1％至2％的厚度减小量，因而要进行非常多道次的轧制才能获得最终的厚度。
热粗轧阶段非常有效率，尽管这一阶段也需要很多道次的轧制，但是由于轧制道次之间的冷却受到限制，并且较低的热损耗率使得仅在轧制道次的很小的比例中要求进行再次加热。然而，当使用卷轧机(coil mill)将板材从5mm厚轧制成1mm厚的带材时，中间热轧会消耗大量的能量，并且所产生的热损耗使得在每一道次之前都需要进行加热，这就明显延长了生产薄板的整个过程。此外，中间热轧还会导致带材的表面和边缘出现断裂，使产量下降。中间热轧所产生的这些问题在温精轧过程中会变得更加严重，尽管这些问题不会出现在冷精轧过程中，但在冷轧过程中需要非常多道次的轧制，会导致成本的增加。
在温精轧或冷精轧后进行的最终退火会根据所生产的镁合金薄板的用途而发生变化。最终退火可以是在大约370℃加热1小时的O回火(Otemper)、在大约260℃加热1小时的H24回火，或者是在到大约150℃加热1小时的H26回火。当然，还需要有充分的最终退火的改变范围以获得拥有不同应用所需机械性能的薄板。
上述生产过程中生产镁合金薄板所消耗的时间和能源都相当巨大。因而，其薄板生产的成本相对于诸如铝薄板等的生产成本高。本发明设法提供一种镁合金薄板生产的方法以减少时间和能源的消耗水平，从而使镁合金薄板的生产具有更高的成本效率。
这里建议使用双辊铸造(TRC)来生产镁合金板和带材。由于TRC的特点(benefit)不利于生产厚度小于约1到2mm的带材，所以TRC方法不能用来直接生产镁合金薄板。尽管如此，TRC还是对如上所述的方法提供了一种可替代的选择，即通过将TRC带材作为原料以用作生产薄板的后续工序，有利于省去生产铸锭、均匀化热处理、修整和热粗轧过程。即就厚度而言，由TRC法产生的厚度范围从与热粗轧工序后获得的板材相当的厚度到中间温轧工序获得的带材厚度。但是，TRC法生产的带材明显不同于热粗轧铸锭合金所得到的板材，也不同于中间温轧铸锭合金而获得的带材，并且这种带材的微观结构非常容易改变，以致不能简单地依赖所选的这个替代方案。
已发现这种铸造得到的TRC带材的微观结构根据其铸造条件有很大变化。除了这种整体的易变性，在其整个厚度上也是不完全一致的。这种带材从表面向中心，包含了不同尺寸的枝晶和不连续的或不定量的偏析。此外在轧制过程中，即使是产生很小的压下量，铸造得到的TRC带材也会有产生表面裂纹的产生，并且任何偏析都会对成品带钢的延展性产生不利影响。因此，在任何轧制程序之前都必须进行均匀化热处理，尽管这样不能完全弥补微观结构的变化和轧制过程中所产生的困难。
我们发现通过控制生产带材的条件可获得具有合适的微观结构、并能够用来生产薄板的TRC镁带。还发现合适的微观结构与生产铸造带材过程中产生的次级枝晶臂间隔和轧制压下量相关，并且所述合适的微观结构由带材离开轧辊的温度反映。我们还发现具有合适微观结构的铸造TRC带材在均匀化热处理后更适于进行轧制和退火以生产出合适的镁合金薄板。
因此按照本发明，提供了一种生产镁合金带材的方法，这种带材适于通过轧制压下和热处理来生产镁合金薄板，其中所述方法包括以下步骤(a)使用双辊铸造设备将镁合金铸造为带材；并且(b)控制从铸造设备的轧辊之间离开的带材的厚度和温度，从而使带材具有初生相表征的微观结构，其中所述初生相形态选自变形枝晶、等轴枝晶、变形枝晶与等轴枝晶的混合体三种形态中的一种形态。
在轧辊出口温度为200℃至350℃左右，例如温度为大约200℃到260℃时能够生产出带有“变形”和/或“等轴”枝状初生相的合适的微观结构。在相对较低的出口温度下可获得基本不含等轴枝状晶粒的变形枝状微观结构，其中所述出口温度是随着带材厚度而变化的。对于诸如4mm至5mm厚的较厚带材，趋向于在大约200℃至220℃的温度下得到变形枝状微观结构。而对于较薄的带材，趋向于在大约200℃至245℃之间的温度下，通常都在约220℃以上的温度范围内得到变形枝状微观结构。通常在相对较高的出口温度下得到基本不含变形枝状晶粒的等轴微观结构，其中所述出口温度也随着带材厚度而变化。对于诸如约4mm至5mm厚的较厚带材，趋向于在至少230℃左右的温度下得到等轴枝状微观结构，并且对于这种微观结构和厚度来说，出口温度优选为230℃到240℃之间的中间等级温度。对这种较厚的带材来说，当出口温度较高，特别是在250℃到260℃左右的较高等级温度下，会导致靠近铸造带材表面的晶界处的偏析增加。而对于较薄的带材，在高于约245℃的出口温度下可趋向于得到等轴枝状微观结构，并且在靠近铸造带材表面的晶界处产生偏析的趋向也很小。
等轴枝状微观结构具有初生相晶粒，其不具有反映枝晶的生长的形状，而是稍微呈圆形并且在所有方向上尺寸基本一致。而变形枝状微观结构具有的初生相晶粒的形状则能够非常清晰地反映枝晶的生长。然而，变形的初生相晶粒为沿轧制方向延展的细长扁平状，它们基本与带材的主平面(major surface)平行。
优选采用变形枝状微观结构。它适于使用本发明的更简单的方式来生产镁合金薄板。此外，等轴枝状微观结构更倾向于在靠近铸造带材表面处产生微裂纹，尤其是在出口温度为240℃至250℃时，而且微裂纹还出现在晶界的偏析区域中。
本发明中，在能够提供合适微观结构的条件下，可将镁合金TRC带材生产成具有小于10mm的合适厚度。随后对带材进行均匀化热处理使其实现完全或部分再结晶以获得合适的晶粒大小。然后对经过均匀化热处理的带材进行轧制以生产所需尺寸的镁合金薄板，而且薄板须经最终退火处理。
因此，本发明还提供了一种生产镁合金薄板的方法，其中该方法包括下列步骤(a)使用双辊铸造设备将镁合金铸造为带材；
(b)控制从铸造设备的轧辊之间离开的带材的厚度和温度，从而使带材具有初生相表征的微观结构，其中所述初生相具有选自变形枝晶、等轴枝晶、变形枝晶与等轴枝晶的混合体三种形态中的一种形态；(c)对带材进行均匀化热处理以使其微观结构产生全部或者部分再结晶从而获得所需要的晶粒尺寸；(d)轧制经过均化的带材以生产所需尺寸的镁合金薄板；并且(e)对步骤(d)生产所得的薄板进行退火。
经过铸造的镁合金带材优选具有不超过5mm的厚度。厚度最优选在5mm以下，例如可以小到约2.5mm。其微观结构的一个特征是变形枝状和/或等轴枝状初生相。该初生相基本包括等轴枝状初生相，其中所述等轴枝状初生相是由在230℃至260℃的温度下、优选在230℃至240℃的温度下离开轧辊的4mm至5mm厚的带材生产出来的。不过，所述初生相优选大体含有变形枝状初生相，变形枝状初生相则是由在200℃至245℃的温度下离开轧辊的厚度小于3mm的薄带材生产出来的，或者是由在200℃至220℃的温度下离开轧辊的4mm至5mm厚的带材生产出来的。
均匀化热处理优选在330℃到500℃左右的温度下进行，更优选的是在大约400℃到500℃之间进行。带材优选在离开双辊后立即进行充分的热处理以使从铸造带材损失的热能最少，由此可使获得均匀化温度所付出的时间和能源最小化。当然，即使需要400℃至500℃的相对较高温度，在将带材加热到较高温度前，最好将其在中间温度、例如在约340℃至360℃放置一段时间，这是因为中间温度的保持能够通过向固溶体中加入次生相使诸如AZ系列合金的一些合金中的偏析水平降低。
随着热处理温度的升高，均匀化热处理所需要的时间会减少，但这就与所产生的微观结构不一致。例如在是变形枝状微观结构的情况下，热处理会导致再结晶。在420℃左右的温度下，再结晶仅能够很好地进行大约2小时，并且优选趋向于在与更小晶格相关的区域内进行。虽然晶粒中还能看到枝状结构的残余物，但是，较大的独立存在于变形枝晶中的等轴枝晶变成单独的固态晶粒。在420℃的温度下持续6小时后，大的晶粒开始再结晶。在420℃的温度下持续16小时后，通过对变形枝状微观结构进行热处理而获得的最终微观结构将更加均匀，并且由尺寸约为10μm至15μm的细晶粒组成。除了这种微观结构的转变之外，还发现诸如AZ系列合金的一些合金中的偏析在420℃的温度下经过2小时的退火后，除了极少数晶粒外，也几乎被消除。
在热处理过程中相对快速地除去TRC镁合金带材的偏析与除去TRC铝合金的偏析形成了鲜明的对比，其中TRC铝合金中的偏析非常明显，并且无法通过均匀化热处理去除掉。这是由于在生产TRC镁合金的过程中凝固初期所沉淀的次级粒子产生的，如此使得那些晶粒相对均匀的分布在整个带材的横截面上。相反，在铝合金凝固的后期才形成次级粒子，并且这些晶粒相对集中在铸造TRC铝合金带材的厚度中央。
均匀化热处理过程中微观结构的转变与具有等轴枝状微观结构的TRC镁合金并不一致。与带有变形枝状结构的微观结构相比，等轴微观结构的较大晶粒不会再结晶成较小的晶粒。而是，均匀化热处理则会导致主要含尺寸在50μm至200μm左右的大晶粒的最终的微观结构。
均匀化热处理后，对TRC带材进一步进行精轧，对于每一个微观结构类型来说，所进行的轧制精加工是相同的。在此情形下，进一步的加工还包括热精轧、冷精轧和最终退火阶段。当然，对于变形枝状和等轴枝状的微观结构来说还可以省去热精轧工艺。相对于等轴的微观结构，可通过在间隔退火之间采取大的轧制压下量来进一步改善变形的微观结构的冷精轧工艺，以实现本发明最节省成本的模式。而且，至少在一些环境下，等轴枝状的微观结构这种情形对修整带材是非常有益的，以便可以在热精轧之前去除表面层。
可以在轧制能够导致连续再结晶的温度下实施热精轧，以便使再结晶的晶粒中依然残存有位错。通常这需要使热轧温度在200℃以上。然而，热轧一般在350℃至500℃左右的温度范围内，优选在400℃至500℃的范围内。
对于等轴枝状的晶粒结构，需要区分出轧辊出口温度分别在230℃到260℃范围内的较低部分和较高部分生产出来的TRC带材。对于至少一些镁合金来说，发现在较低出口温度，例如为230℃至240℃左右的温度下生产出来的带材即使在经过持续的均匀化热处理后也不能经受热精轧，除非所述带材首先被修整以致所去除的表层厚度达到3mm。但是，对于至少一些合金来说，发现对在较高的轧辊出口温度例如为250℃至260℃左右的温度下生产出来的带材可不必进行修整。
铸造出来的、具有在诸如230℃至240℃的较低轧辊出口温度下生产得到的等轴枝状的微观结构的带材需要进行修整，这是因为所述带材表面具有均匀化热处理没有消除的表面缺陷。发现热轧过程中较大的压下量(40％)和较小的压下量(5％)都会导致带材表面产生裂纹。我们已经观察到在设定成大压下量时，仅轧制一道次之后就产生了裂纹，而在设定成小压下量时，仅轧制两道次之后也产生了裂纹。不过，这些表面裂纹也提示我们可通过如上所述的修整使表面裂纹的有害影响最小化。此外，发现在例如为250℃至260℃左右的较高出口温度下铸造的带材经过均匀化热处理后还能够继续接受每道次压下量达到25％的热轧而不会显现出表面裂纹。
特别是在较高温度下实施的热精轧能够实现每道次相对较大的实际压下量，例如可达到20％至25％。为了对此进行说明，从具有等轴枝状的铸造微观结构、并且经过在420℃左右的温度下进行均匀化热处理的TRC带材上制备得到330mm长、120mm宽、4.7mm厚的AZ31B带材试样。每个样本都在420℃的温度下经过热轧以用来生产总长度在2000mm左右、120mm宽、0.7至0.75mm厚的薄板。在420℃的初始温度下，18m/min的轧机速度被确定足够用于热轧。在第一道次中，设定轧机的压下量为带材厚度的40％至45％，并且在第二道次增加到50％，第三道次达到60％。而带材每道次实现的实际压下量在20％至25％之间。在轧制一道次和两道次之间，以及在轧制两道次和三道次之间在温度为420℃进行30分钟的中间退火。在随后轧制三道次之后，将压下量的设定进一步增加为70％至90％，直到轧机的辊间距(mill gauge)在0.13mm至0.15mm之间(0.005”至0.006”)，并且每一道次之后将工件再次加热到420℃。在随后轧制三道次的实际压下量约为17％，比前三道次的都小，但是可以认为较薄的板材会迅速散失热量，从而导致压下量较小。在最后的四个轧制道次中，轧机的辊间距保持在0.13mm和0.15mm之间，直到薄板的厚度达到0.7mm至0.75mm。当板材变得较薄时，每一道次的实际压下量减小为15％至8％。
还要对TRC AZ31B合金样本进行试验，只是该样本是由具有变形枝状、而非等轴枝状的铸造微观结构的TRC带材生产的。其中的一些试样为200mm长、50mm宽和2.6mm厚，而另一些较大试样则与上述用等轴微观结构进行试验的试样相同。这两组具有各自尺寸的试样都要通过彻夜退火进行均匀化热处理，其中设定一组在350℃进行热处理，而另一组则设定为420℃。然后对样本进行与前述相同的热轧规程(相对于对轧机的压下量设定)，以实现薄板厚度在0.7mm至0.75mm之间，只是这两组的温度分别设定为350℃和420℃。对于较小的样本来说，前四个道次中测量到的每道次的压下量都在21％至26％之间，而在随后的一组多道次中，每道次的压下量为17％至19％。
发现轧制前的退火温度会影响“带状”微观结构的形成。轧制前在350℃进行退火的试样中，“带状”微观结构非常明显，并且会一直持续直到进行进一步的冷轧之后。而在420℃进行退火的试样中，更均匀地分布着大晶粒。在350℃的初始温度下进行热轧也会导致出现“带状”微观结构。
发现热轧前的退火持续时间从18个小时左右下降至2小时并不会影响轧制的压下量和表面质量。但是，微观结构中会含有大量的大晶粒的带状结构。
能够将轧制道次之间的间隔退火时间从15至30分钟减少为7至15分钟而不会降低可使用性。时间的缩短会稍微影响带状微观结构的形成。在经过7至15分钟间隔退火的轧制过的样本中，大晶粒的晶团的数量和宽度都有所增加，但是它们不会形成过长的带状物。
经过所有条件生产出来的全部样本的平均粒径为10μm左右。这些较细小的晶粒是由较小的原始“变形”枝状的微观结构产生的。
这种“带状”微观结构对精整薄板沿轧制方向的延展性不利。微观结构的形成与轧制过程中孪生畸变机理(twinning deformationmechanism)的活化作用有关，其在最终退火过程中产生出较小的变形区和较大的变形区，它们随后再结晶成大晶粒与细小晶粒的交替的带状结构。通常，当变形温度在大约320℃以下时，镁合金中孪生的形成是主要的变形模式。因此，至少如果预热温度和/或轧制速度没有高到能够防止形成“带状”微观结构，那么轧机就需要优选具有能够加热轧辊的能力以使工件的温度不会降低到320℃以下。
热精轧之后，对所得到的带材进行冷精轧。当然，如上所述对TRC带材来讲，如果需要也可省去热精轧步骤。在每种情形下，都没有发现再结晶过程中晶粒细化程度与TRC镁合金中次级粒子的尺寸和分布相关的直接证据。主要参数显示出所贮存的变形能的数量和分布状况。冷轧是用来提供这种高能级的贮存能量以便在随后的热处理过程中形成再结晶的非常有效的一种方法。
如上所述，在用于生产薄板的精轧处理过程中，传统的镁合金生产方法经常采用温精轧。也会采用冷精轧处理，但这只是在每道次的压下量为1％至2％的低水平的情形下是必要的。不过，在本发明的方法中，冷精轧阶段不会再受到这种限制。无论在铸造条件下的TRC带材是等轴枝状微观结构还是变形枝状微观结构，本发明中的该阶段都能够使每道次的压下量达到15％至25％的水平。
通过对经过铸造的、具有等轴枝状微观结构的均匀化TRC带材在420℃进行热轧产生薄板，在对这种120mm宽、0.7至0.75mm厚的薄板进行试验的过程中，对这种薄板在420℃的温度下进行不超过30分钟的热处理，然后对其冷轧。在冷轧过程中，轧机被设置成轧辊之间不留有间隙，并且三个轧制道次之后的总压下量为15％。而在另一组试验中，经过三道次的冷轧之后，总压下量为25％。在后一组试验中，微观结构由尺寸小至3μm左右的细小晶粒和尺寸达到12μm的较大晶粒构成，其平均粒径为7μm。在又一组试验中，经过一道次冷轧后得到20％的压下量，用以提供具有小于10μm的较细小晶粒和达到25μm的粗晶粒的微观结构。经过一道次轧制后的均匀晶粒较少，这表明应优选采用多道次轧制来代替一道次轧制以完成所给定的压下量。
如上所述还表明热轧温度低于320℃时会导致出现带状结构。尽管这是不希望出现的情况，但是发现通过进行横向冷轧生产出规则的“方格图案”状微观结构可减少带状微观结构的影响。
用上述对等轴枝状TRC带材冷轧得到的薄板类似的试样，只是由变形枝状TRC带材得到的薄板厚度为0.7mm至0.75mm厚，可获得比较结果。因此，使用受到三道次的冷轧的相应试样，一种情况下总压下量为20％，同时另一种情况下为30％。在压下量从20％增至30％的过程中伴随着的是平均粒径从7μm减小至4μm。然而，减小30％的试样中具有更多的大晶粒的晶团。
由经过铸造、具有变形枝状微观结构的TRC带材得到的又一组试样表现出在350℃的热轧下产生的较大晶粒的带状结构。发现经过六道次的冷轧后这些带状结构依然存在。不过，还发现通过减少热轧前退火时间(例如从18小时减少至2小时)而形成大晶粒带状结构时，进行冷轧能够消除大部分如上所述的大晶粒带状结构。
对由具有变形枝状和等轴枝状微观结构的TRC带材得到的又一组试样进行室温下的轧制，使其每道次的压下量为1％至27％之间的一个恒定水平。在350℃或420℃对这些经过铸造的试样进行12至18小时的均匀退火处理，然后冷轧，并且中间不插入热轧阶段。这些试样为200mm长，50mm宽，2.6mm厚。当每道次的压下量超过20％时，一道次就足以产生边缘裂纹。当冷轧每道次的压下量为14％时，两道次(总压下量为24％)就会导致边缘裂纹。当冷轧每道次的压下量为10％至13％时，可以承受三道次(总压下量为35％)而不会产生边缘裂纹。当冷轧每道次的压下量为1％至2％时，在出现边缘裂纹前可进行30道次的轧制(总压下量为46％)。然而，对于这些轧制顺序的任一种来说，在达到最大的总压下量之后，在350℃的温度下进行60分钟的退火或者是在420℃进行30分钟的退火，就能够重新进行类似于前面压下量的冷轧，而不会产生有害影响。
每一冷轧道次压下量的差别不会影响最终的微观结构。对于0.7mm厚、在350℃经过60分钟退火而生产出来的薄板来说，其微观结构表现为3μm的细晶粒、达到10μm较大晶粒的晶团，其平均粒径为5μm。
冷精轧之后，对经过轧制的薄板进行充分的最终退火以实现再结晶。随着温度的升高，退火持续的时间减少，例如通常合适的是在350℃的温度下进行小于大约60分钟的退火，或者是在420℃的温度下进行小于大约30分钟的退火。尽管后面一种处理方式会导致较大晶粒尺寸的分散，但这些处理中的每一种都能产生相似的微观结构。然而，这种差别不会对横向的延展性造成不利影响。
在很大程度上，如前所述的结果是对AZ31B，AZ61，AZ91和AM60合金进行试验得到的。但是，比较结果通常都用于说明镁合金。对于这些合金来说，期望本发明能够使镁合金薄板的生产更简单、成本更低廉，并且本发明使用的方法所需要的设备比基于铸锭的生产方法所需要的设备的资本成本明显低。
最后，可以理解，在不脱离本发明实质和范围内，可以对前述部分的结构和布置进行各种改进、修改和/或添加。
权利要求
1.一种生产镁合金带材的方法，这种带材适用于通过轧制压下和热处理来生产镁合金薄板，其中该方法包括以下步骤(a)使用双辊铸造设备将镁合金铸造成带材；以及(b)控制带材从所述设备的轧辊之间离开时的厚度和温度，由此使带材具有一种初生相特征的微观结构，其中所述初生相具有选自变形枝晶、等轴枝晶、变形枝晶与等轴枝晶的混合体中的一种形态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)的控制步骤包括调整轧辊之间的距离以提供厚度小于10mm的带材。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述调整能提供厚度不超过大约7mm的带材。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述调整能提供厚度小于大约5mm直至大约2.5mm的带材。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中步骤(b)的控制步骤使带材在大约200℃至大约350℃的温度下从轧辊之间离开。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中步骤(b)的控制步骤使带材在大约200℃至大约260℃的温度下从轧辊之间离开。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中实施步骤(b)的控制步骤，以提供在大约200℃至大约220℃的温度下从轧辊之间离开、并且厚度在大约4mm至大约5mm的带材，从而使带材具有变形枝状初生相特征的微观结构，该变形枝状初生相基本不带有等轴枝状的初生相。
8.根据权利要求1至5中任一项所述方法，其中实施步骤(b)的控制步骤，以提供在大约200℃至大约245℃的温度下从轧辊之间离开、并且厚度小于大约4mm的带材，从而使带材具有变形枝状初生相特征的微观结构，该初生相基本不带有等轴枝状的初生相。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中实施步骤(b)的控制步骤，以提供在至少230℃的温度下从轧辊之间离开、并且厚度在大约4mm至大约5mm的带材，从而使带材具有大体为等轴枝状初生相特征的微观结构。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述温度为大约230℃至大约240℃。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中实施步骤(b)的控制步骤，以提供至少在245℃的温度下从轧辊之间离开、并且厚度小于大约4mm的带材，从而使带材具有大体为等轴枝状初生相特征的微观结构。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中所述等轴枝状初生相的特征在于球形晶粒。
13.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述变形枝状初生相的特征在于反映枝晶生长的晶粒为沿轧制方向延伸的细长扁平状，所述轧制方向基本与带材的主平面平行。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中对所述带材进行均匀化热处理以实现再结晶，从而形成所需要的粒径。
15.根据权利要求14所述的方法，其中在大约330℃至500℃的温度下进行均匀化热处理。
16.根据权利要求14所述的方法，其中在大约400℃至500℃的温度下进行均匀化热处理。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中所述带材通过双辊铸造设备到达进行均匀化热处理的加热炉，由此使在热处理之前带材损失的热能最小化。
18.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中在带材被加热到均匀的温度前，令带材在一中间温度下进行保温，在该温度下，可通过向固溶体中加入次生相来减少偏析。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述中间温度为340℃至360℃左右。
20.一种生产镁合金薄板的方法，其中该方法包括以下步骤(a)使用双辊铸造设备将镁合金铸造成带材；(b)控制从设备的轧辊之间离开时带材的厚度和温度，由此使带材具有一种初生相特征的微观结构，其中所述初生相具有选自变形枝晶、等轴枝晶、变形枝晶与等轴枝晶的混合体中的一种形态；(c)对带材进行均匀化热处理以实现微观结构的全部或部分再结晶，从而得到所需要的粒径；(d)对均匀化带材进行轧制以生产出所需规格的镁合金薄板；以及(e)对由步骤(d)生产的薄板进行退火。
21.一种生产镁合金薄板的方法，其中该方法包括以下步骤(i)利用权利要求2至13中任一方法生产镁合金带材；(ii)对带材进行均匀化热处理以实现微观结构的全部或部分再结晶，从而得到所需要的粒径；(iii)对均匀化带材进行轧制以生产出所需规格的镁合金薄板；以及(iv)对由步骤(iii)生产的薄板进行退火。
22.一种生产镁合金薄板的方法，其中该方法包括以下步骤(i)利用权利要求15至19中任一方法生产镁合金带材；(ii)对带材进行均匀化热处理以实现微观结构的全部或部分再结晶，从而得到所需要的粒径；(iii)对均匀化带材进行轧制以生产出所需规格的镁合金薄板；以及(iv)对由步骤(iii)生产的薄板进行退火。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，其中在能够足以基本消除变形枝状初生相中的偏析的温度和持续时间内实施均匀化热处理。
24.根据权利要求23所述的方法，其中完成均匀化热处理的带材的特征在于一种微观结构，其基本由变形枝状的微观结构再结晶产生的、尺寸为10μm至15μm左右的细小晶粒构成。
25.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，其中完成均匀化热处理的带材的特征在于一种微观结构，其由变形枝状的微观结构再结晶产生的、尺寸为50μm至200μm左右的晶粒构成。
26.根据权利要求20至25中任一项所述的方法，其中对均匀化带材进行轧制的步骤包括冷精轧阶段，随后再进行退火热处理。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述轧制步骤在冷精轧之前进行的热精轧阶段。
28.根据权利要求27所述的方法，其中在能够导致微观结构再结晶的温度下实施热精轧。
29.根据权利要求28所述的方法，其中在200℃至500℃的温度下实施热精轧。
30.根据权利要求28所述的方法，其中在350℃至500℃的温度下实施热精轧。
31.根据权利要求28所述的方法，其中在400℃至500℃的温度下实施热精轧。
32.根据权利要求27至31中任一项所述的方法，其中所述的热精轧可实现热轧每道次的厚度压下量为20％至25％。
33.根据权利要求26至32中任一项所述的方法，其中所述的冷精轧可实现冷轧每道次的厚度压下量为15％至25％。
34.根据权利要求26至33中任一项所述的方法，其中所述退火热处理涉及相反的温度/时间关系，在大约350℃的温度下需要进行小于大约60分钟的热处理，或者在420℃的温度下进行小于大约30分钟的热处理可实现微观结构的再结晶。
35.一种根据权利要求1至19中任一项所述的方法生产的镁合金带材。
36.一种根据权利要求20至34中任一项所述的方法生产的镁合金薄板。
全文摘要
一种生产镁合金带材的方法，这种带材适用于通过轧制压下和热处理来生产镁合金薄板，该方法包括使用双辊铸造设备将镁合金铸造成带材。在铸造过程中，控制带材从设备的轧辊之间离开时的厚度和温度，借此使带材具有初生相特征的微观结构，其中所述初生相具有选自变形枝晶、等轴枝晶、变形枝晶与等轴枝晶的混合体三种形态中的一种形态。所得到的带材可用于通过均匀化热处理、轧制和退火来生产镁合金薄板。
文档编号B22D27/00GK1764512SQ03826310
公开日2006年4月26日 申请日期2003年9月22日 优先权日2003年2月28日
发明者丹尼尔·栋·梁, 温迪·博比奇, 丹尼尔·R·伊斯特, 罗斯·V·艾伦, 戴维·I·伦肖, 科琳·J·贝特尔斯, 马克·A·吉布森 申请人:联邦科学和工业研究组织