[發明專利]晶粒尺寸沿板厚方向呈對稱梯度分布的鎂合金板帶的制備方法

無效

• 申請號: 201110041357.0
• 申請日: 2011-02-21
• 公開（公告）號: CN102127724A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 楊續躍;張雷
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明公開了一種晶粒尺寸沿板厚方向呈對稱梯度分布的鎂合金板帶的制備方法，屬于鎂合金加工技術領域。

背景技術

鎂合金作為密度最低的金屬結構材料，具有高比強、高比模和電磁屏蔽等優點，在汽車、電子、航空航天、國防等領域具有重要的應用價值和廣闊的應用前景。但是，鎂合金鑄錠在經過軋制、擠壓成板材或帶材后會形成強烈的板織構。對密排六方結構鎂合金而言，這種織構很難通過退火工藝和常規變形工藝來減輕和消除，可導致各種變形缺陷，嚴重限制了二次成形能力，從而制約了鎂合金作為結構材料的應用前景。此外，隨著現代航空工業和汽車工業提出了更高的輕量化要求，如何提高鎂合金的強度和延性也是一個亟待解決的問題。將鎂合金作為覆蓋件大量應用，有必要提供一種弱化鎂合金板帶織構、并同步提高其強度和延性的表層改性方法。

眾所周知，細化晶粒有利于提高強度和延性，粗化晶粒則有可能提高抗疲勞和耐腐蝕性能。將鎂合金板帶進行表層細化和粗化均是具有重要的工業價值的。

發明內容

本發明的目的在于克服現有鎂及鎂合金板帶因具有強織構而延性較差的問題，提供一種工藝設計合理、操作簡單、通過對鎂及鎂合金板帶雙向反復彎曲變形累積孿生變形以及靜態再結晶協調制備具有晶粒尺寸和織構沿板厚方向呈對稱梯度分布的鎂合金板帶的制備方法，達到改善鎂及鎂合金板帶材織構和性能的目的。

本發明晶粒尺寸沿板厚方向呈對稱梯度分布的鎂合金板帶的制備方法，包括下述步驟：

第一步：彎曲變形

將均勻化處理后的鎂合金板帶在25～250℃進行雙向反復彎曲變形累積孿生變形，控制單道次變形量為0.01～0.25；

第二步：再結晶退火

將第一步所得鎂合金板帶進行再結晶退火，即得到表層晶粒尺寸和織構沿板帶厚度方向呈梯度分布的鎂合金板帶。

本發明中，所述彎曲變形累積變形量小于等于0.03時，在350～450℃，保溫10～40分鐘，進行再結晶退火后空冷，獲得表層晶粒粗化、晶粒尺寸和織構沿板帶厚度方向呈梯度分布的鎂合金板帶。

本發明中，所述彎曲變形累積變形量大于等于1.2時，在200～350℃，保溫5～30分鐘，進行再結晶退火后空冷，獲得表層晶粒細化、晶粒尺寸和織構沿板帶厚度方向呈梯度分布的鎂合金板帶。

本發明由于采用上述工藝方法，利用雙向反復彎曲變形累積孿生變形，實現鎂合金板帶晶粒尺寸和織構沿板厚方向呈對稱梯度分布，以弱化鎂合金板帶的織構，提高其強度和延性，改善鎂合金板材的后續加工性能，其機理及優點簡述如下：

鎂合金板帶在彎曲過程中，應變沿板帶厚度方向是呈對稱梯度分布的，表層所受的應變量較中間大。由于鎂合金板帶材通常具有較強的基面板織構，彎曲時晶粒的取向不利于基面滑移，加上變形溫度較低，孿生成為主要變形機制，其中受拉的一邊易于產生壓縮孿晶，受壓的一邊易于產生{10-12}拉伸孿晶。通過雙向反復彎曲變形，可在表層累積大量孿晶。{10-12}孿晶可引起晶粒取向發生近90°的轉變，壓縮孿晶引起的取向變化為60°左右，大大弱化了初始織構。{10-12}孿晶界易于遷移，在退火過程中難以發生再結晶形核，但多條孿晶交叉處則是有效的再結晶形核點，而壓縮孿晶界則易于形核。累積變形量較大時，晶粒中的孿晶交叉現象很突出，大大增加了再結晶形核率，在退火中易于細化晶粒，同時，由于孿晶交叉處形成的新晶粒的取向具有一定的隨機性，表層織構將比變形前明顯弱化；反之，當累積變形量較小時，再結晶晶粒則會迅速張大。

綜上所述，本發明工藝設計合理、操作簡單、所需設備可對現有校直機進行改裝和升級即可實現，通過反復彎曲和退火再結晶協調獲得沿板厚方向的梯度組織結構，以弱化鎂合金板帶的織構，提高其強度和延性，改善鎂合金板材的后續加工性能。

附圖說明

附圖1為本發明實施例1的AZ31鎂合金變形熱處理后表層晶粒細化的光學組織。

附圖2(a)為本發明實施例1的鎂合金板帶表層{0001}極圖。

附圖2(b)為本發明實施例1的鎂合金板帶中間層{0001}極圖。

附圖2(c)為本發明實施例1的鎂合金板帶另一表層{0001}極圖。

附圖3為本發明實施例1的板厚方向上{0001}面織構最大相對強度分布曲線。

附圖4為本發明實施例2的AZ31鎂合金變形熱處理后表層晶粒細化的光學組織。

附圖5為本發明實施例2的板厚方向上{0001}面織構最大相對強度分布曲線。

附圖6為本發明實施例3的AZ31鎂合金變形熱處理后表層晶粒粗化試樣的光學組織。

附圖7為實施本發明方法示意圖。