镁合金板材轧制工艺及组织性能的思考

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 镁合金板材轧制工艺及组织性能的 思考 【摘 要】镁合金板材在各领域 均较为常用，提高板材制作时的轧制工 艺水平、增强板材的组织性能，是提高 各领域材料质量的基础。本文通过实验 的方式，从板锭工艺、轧制工艺、退火 工艺及组织结构等方面入手，对镁合金 板材轧制工艺及组织性能的有关问题进 行了研究。通过对实验结果的筛选，确 定了一套较具可行性的轧制方案，以其 能够为有关领域提供参考。 中国论文网 /8/view-12932480.htm 【关键词】镁合金板材；轧制工 艺；组织性能 中图分类号： TG337 文献标识 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 码： A 文章编号： 2095- 2457（2017）35-0043-002 Rolling process and microstructure and properties of magnesium alloy sheet ZHANG Yu-hui （Tongling University， Tongling， Anhui 244000， China） 【Abstract】Magnesium alloy sheet is commonly used in various fields. It is the basis to improve the quality of materials in various fields to improve the rolling process and improve the microstructure and properties of the sheet. In this paper， by means of experiments， starting from ingot technology， rolling technology， annealing process and organizational structure and other aspects of magnesium alloy sheet rolling process and organizational performance of the issues were studied. Through the screening of the -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 experimental results， a set of more feasible rolling plan was determined， which can provide a reference for the relevant fields. 【Key words】Magnesium alloy sheet； Rolling process； Microstructure and property 0 前言 V 合金结构以晶体结构为主， 室温下观察，可见 1 个滑移面及 3 个滑 移系。根据变形协调性原则可知，存在 3 个滑移系的晶体结构，可塑性较差。 如该问题得不到解决，极容易对板材的 推广应用造成阻碍。随着镁合金板材制 作技术水平的不断提高，铸钉、轧制、 热处理等工艺，已成为了板材制作过程 中所应用的主要工艺。滑移系不足，不 再是困扰镁合金板材制作的难题。为进 一步提高板材的制作质量，对各项工艺 的使用方式及板材的组织性能加以研究 较为必要。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 1 仪器与方法 1.1 仪器准备 本实验所需准备的原料及仪器如 下：（1）实验所需原料包括 Al、Mg、Ca 及 Sr 等。 （2）实验所需准 备的仪器，包括电阻炉、铸模等。其中， 电阻炉功率为 40kW，型号为 SG2。铸 模模具的材质以中碳钢为主，耐温性能 强。考虑熔铸过程中，Ca 与 Sr 等物质， 容易与溶剂之间发生反应1。本实验决 定将 1.5%的 SF6+Ar 气体应用到熔铸过 程中，达到保护溶剂的目的。 1.2 实验方法 （1）轧制初始温度为 450- 460，终轧温度 260-300，变形量 15%-20%。 （ 2）采用测温仪测量板材的 温度，当温度下降至 260以下时，可 给予回炉加温。 （3）实验过程中，温轧 温度应处于 260之下，变形量应处于 25%-30%之间 2。 （4）冷轧过程中，变 形量应适当减小。实践研究表明，将冷 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 轧变形量控制在 5%左右较为适宜。 （5）2 次实验过程中，退火间累积变形 量（即总变形量）应控制在 25%左右。 （6）当热轧、温轧及冷轧结束后，需 从 0、45及 90三方面入手进行拉伸实 验，观察镁合金板材的组织性能。 2 结果 通过对实验所得到的数据的观察， 得到结果如下： 2.1 镁合金板锭工艺 通过对镁合金制造过程中，Ca 及 Sr 对其镁合金板材晶粒尺寸的影响 的观察发现：（1）加入 0.1%Sr 时，晶 粒尺寸细化量为 118m；加入 0.1%Ca 时，晶粒尺寸细化量为 110m。 （2）加 入 0.3%Sr 时，晶粒尺寸细化量为 115m；加入 0.3%Ca 时，晶粒尺寸细 化量为 108m。 （3）加入 0.5%Sr 时， 细化量为 1m；加入 0.5%Ca 时，细化 量为 90m。 2.2 镁合金轧制工艺 2.2.1 热轧工艺 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 通过对热轧工艺过程的观察发现： （1）热轧得到的镁合金板材，具有边 裂小的特点，且板材表面具有较好的光 洁度。 （2）当终轧温度下降到 260以 下时，边裂产生。且随温度的下降，板 材中部逐渐出现裂纹。 （3）将热轧温度 控制在 100-160之间，采用反复加 热的方式，将轧件加热，可有效降低裂 缝的产生几率。 2.2.2 温轧工艺 温轧的目的在于在提高变形量的 基础上，使板材的抗拉强度得以增强。 通过对本实验温轧工艺过程的观察发现： （1）当温轧温度260，变形量处于 25%-30%之间时，板材的抗拉强度可得 到一定程度的提升。 （2）大规模生产过 程中，温轧的温度及均匀性均很难得到 保证。一旦变形量加大，轧制过程中， 裂缝很容易产生，进而对板材的质量造 成影响。 2.2.3 冷轧工艺 冷轧的目的在于在降低变形量的 基础上，提高镁合金板材的质量。需注 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 意的是，冷轧过程中，变形量一般应控 制在 5%左右，才可达到预防裂缝的目 的。本实验中，冷轧变形量为 5%，可 有效满足该要求。通过对加工结果的观 察，未见裂缝产生。表明，以该变形量 为基础进行冷轧，效果较好，实践应用 价值较高。本实验中，冷轧总变形量为 25%，符合 AZ31B 镁合金板材对冷轧 总变形量（25%-30% ）的要求。 2.3 镁合金退火工艺 与热轧及温轧相比，冷轧的优势 在于可有效提高镁合金板材的强度，但 却存在着延伸率低的缺陷，对板材抗冲 击性能的影响较大。为解决该问题，对 板材进行加工硬化，弥补冷工艺的缺陷 较为必要。通过对不同厚度板材冷轧后 退火实验结果的观察发现，当退火温度 处于 180-260之间、退火时间为 40min-60min 之间时，工艺结束后，板 材的晶粒直径可达 14m，强度 270MPa，延伸率16%。表明，将退 火工艺与冷轧工艺联合应用到镁合金板 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 材的加工中，在提高板材质量方面，应 用价值较高。 2.4 镁合金组织结构 通过对冷轧、热轧及温轧过后镁 合金板材组织结构的观察发现：（1） 采用热轧与冷轧两种方式处理镁合金板 材，处理后所得到的板材在显微组织方 面对比，差异较大。热轧得到的板材， 显微镜下观察可见动态再结晶现象。冷 轧得到的板材，显微镜下观察则可见孪 晶存在。 （2）采用热轧与冷轧两种方式 处理镁合金板材，所得板材的基面积组 分情况同样不同。由热轧得到的板材， 基面与板面平行。由冷轧所得到的板材， 基面则与板面呈 18角分布。 （3）经退 火处理得到的板材，组织结构特征与未 退火前相比不会发生改变，但基面的极 密度则会显著降低。 3 讨论 3.1 Ca 与 Sr 的加入对晶粒尺寸的 影响 通过对 Ca 与 Sr 的加入后镁合金 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 板材晶粒尺寸的观察发现，将两种物质 加入后，镁合金板材晶粒均可得到了一 定的细化，对板材成形性能的增强较为 有利。将微量 Ca 加入板材后，高浓度 的 Ca，可抑制晶体生长，使得晶体的 细化程度得以提升。Sr 加入后，该物质 可与 Mg 及 Ml 等相互反应，反应后所 得到的物质，同样具有细化镁合金板材 晶体的作用。通过对 Ca 与 Sr 细化效果 的对比观察可以发现，两者的细化效果 基本无差异。表明，将 Ca 或 Sr 应用到 镁合金板材的加工中，均可取得良好的 效果。 3.2 镁合金轧制工艺对轧制效果 的影响 镁合金板材的轧制过程，包括热 轧、温轧、冷轧三大流程。热轧的作用 在于促使板材成形，温轧的作用在于提 高板材的抗拉强度，冷轧的作用，则在 于提高板材质量，降低裂缝等病害的发 生几率。三大流程中，每项工艺对温度 及变形量等的要求均较高。将热轧的开 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 轧温度控制在 450-460，终轧温度 控制在 260-300、温轧温度控制在 260以下、冷轧变形量控制在 5%左右， 即可获得较好的制作效果。轧制结束后， 为进一步提高板材质量，需通过退火工 艺，对板材进行进一步的处理。退火温 度应确定为 300，时间应控制在 45min-60min 之间，以确保退火效果能 够满足工艺的需求。 3.3 镁合金轧制工艺对板材组织 结构的影响 通过对镁合金轧制工艺对板材组 织结构的影响的观察发现，热轧得到的 板材，显微镜下观察可见动态再结晶现 象，基面与板面平行。冷轧得到的板材， 显微镜下观察可见孪晶现象，基面与板 面呈 18角。经退火处理得到的板材， 组织结构特征与未退火前相比不会发生