[发明专利]一种高性能镁合金薄板的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金制备技术领域。 

背景技术

镁合金在汽车、航空、航天、电子和体育用品等行业具有广泛的应用前景。而目前镁合金的应用仅集中在铸造镁合金，尤其适合压铸镁合金，变形镁合金的应用有待进一步开发。板材是金属使用最广泛的材料，传统金属结构材料中板材占金属总量的60％以上。而目前镁合金中板材还不到总产品的2％，因此，镁合金板材，尤其是薄板，发展空间极大。 

镁的密排六方结构决定了其室温塑性变形能力较差，常规的轧制工艺无法满足生产高性能镁合金板材的要求。铸轧工艺是将铸造和轧制工艺相结合的一种短流程、高效的板材生产工艺。采用铸轧工艺可直接生产出厚度小于6mm且性能优异的铸轧板。但采用铸轧工艺生产镁合金板材，尤其是薄板，技术环节较多，难度较大，开发合理的生产工艺和方法十分必要。主要技术难点是镁合金熔体的保护、凝固过程的受力、变形温度和压下量的控制。专利检索结果表明，目前关于镁合金铸轧板的专利主要集中在铸轧设备和铸轧工艺的开发，未检索到关于铸轧板坯、热轧、温轧和退火整个工艺流程的优化配置的专利。 

发明内容

本发明通过充分发挥铸轧板坯优异的组织性能，综合优化后续热轧、温轧和退火工艺，开发出了一种生产0.8～2mm厚，600mm宽的镁合金薄板的生产工艺。本发明生产的铸轧板晶粒尺寸约为4～7μm，抗拉强度大于280MPa，屈服强度大于190MPa，延伸率大于20％，可以实现规模化工业生产。 

本发明首先熔炼出符合成分要求的镁合金熔体，之后采用双辊铸轧机生产铸轧板坯。将铸轧板坯加热到设定温度进行热轧，在热轧过程中配合合理的中间退火，使板材发生完全再结晶，消除加工硬化。之后将热轧板温轧至所要求的厚度。最后对镁合金薄板进行最终退火，获得晶粒细小均匀的高性能镁合金薄板。 

本发明的特征在于：依次含有以下步骤： 

1)铸轧 

1.1)合金熔炼：按设定成分进行配料，在保护气氛下加热到熔化温度，强烈搅拌之后，进行除氢处理，使熔体洁净并分布均匀； 

1.2)高温铸轧：在铸轧温度670～740℃下，将上述熔体精炼；将铸辊预热到140～240℃，调节铸轧速率为2～10m/min，进行铸轧，得到铸坯；在铸轧机出口设置风冷装置，对刚刚凝固后的高温铸轧板坯进行风冷淬火，使板坯部分固溶； 

2)均匀化退火：退火温度为450～500℃，退火时间为60～180h； 

3)热轧：将铸轧坯加热到440～500℃，轧辊加热到150～240℃，进行热轧，道次压下量控制在15～30％；轧制1或2道次后进行一次中间退火，中间退火温度250～400℃，退火时间30min～90min； 

4)温轧：将热轧后的板坯加热到240～300℃，轧辊加热到100～160℃，进行温轧，道次压下量控制在5～10％，轧制1或2道次后进行一次中间退火，中间退火温度250～350℃，退火时间30min～90min； 

5)最终退火：退火温度200～350℃，退火时间为60～120min。 

采用的铸轧机是双辊铸轧机。 

第1.1)步中所述的保护气氛是SF₆和N₂的混合气体。 

首先熔炼出符合成分要求的镁合金熔体，之后采用双辊铸轧机生产铸轧板坯。将铸轧板坯加热到设定温度进行热轧，在热轧过程中配合合理的中间退火，使板材发生完全再结晶，消除加工硬化。之后将热轧板温轧至所要求的厚度。最后对镁合金薄板进行最终退火，获得晶粒细小均匀的高性能镁合金薄板。 

实验证明，本发明制备得到的美合金薄板晶粒细小均匀，具有较高的抗拉强度、屈服强度和延伸率。 

具体实施方式

按照如下镁合金薄板的合金成分为进行配比： 

2.5％～3.5％Al，0.6％～1.4％Zn，Fe≤0.005％，Si≤0.08％，Cu≤0.01％，Ni≤0.001，Ca≤0.04％，其余为Mg。 

生产工艺为： 

1)铸轧工艺 

1.1)合金熔炼： 

按设定成分进行配料，之后在SF₆+N₂保护气氛下从室温加热到640～660℃，使配料熔化。升温至700～720℃，加入中间合金，强烈搅拌，使添加合金分散均匀，保温25-30min。升温至720～750℃，往熔体内通入氩气10～15min，进行除氢处理，同时持续搅拌至熔体较为均匀。 

1.2)高温铸轧：