[發明專利]一種低Gd含量、高延展性鎂合金板材及其熱軋制工藝

有效

• 申請號: 201210461370.6
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN103667842A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 陳榮石;閆宏;韓恩厚;柯偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C23/04
• 分類號: C22C23/04;C22F1/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，具體涉及一種低Gd含量、高延展性鎂合金板材及其熱軋制工藝。?

背景技術

鎂合金具有比重小、比強度高、高阻尼、高導熱性以及減震性好、易于回收等優點越來越受到市場的青睞。目前，壓鑄鎂合金已經大量應用于汽車和3C電子產品外殼等工業領域。但是，壓鑄鎂合金后續表面處理工藝繁瑣復雜、易污染環境，因此工業界希望采用具有較高生產效率的沖壓、沖鍛等二次加工方法，將鎂合金板材直接成形成汽車、3C電子產品外殼。?

然而，由于現有工業用AZ31鎂合金軋制性能差，軋制工藝流程長、成材率低；而且，板材的室溫塑性低（一般在15～20%）、各向異性大、應變硬化因子小，導致其在室溫和低溫下的二次塑性加工成形的能力不足，二次成形困難，因而，二次加工通常需要在高溫或中溫才能進行，導致應用板材時生產效率低、生產和應用成本高。所以，開發具有高延展性、適合室溫成形的低成本鎂合金板材及其高效軋制工藝是目前鎂合金板材研發的重點之一，對擴大鎂合金板材的應用規模具有重要意義。?

制備鎂合金板材最經濟和高效的方式之一是熱軋法，不僅可以生產寬幅薄板，而且可以通過反復軋制及熱處理，調控晶粒尺寸、組織和織構分布，獲得具有優異力學性能的各種規格板材。但是，現有商業鎂合金板材，如AZ31，在軋制過程中會形成強烈的基面織構和組織性能的各向異性，這些特征是引起其后續二次塑性加工過程中流變應力高以及塑性流動穩定性差等缺點，無法在室溫和低溫進行二次塑性加工成形的主要原因；而且，由于各向異性引起鎂合金板材強度和塑性強烈的拉壓不對稱性會導致其室溫和低溫彎曲過程中壓縮一側產生裂紋，使成形的零件報廢。研究表明，基面織構較弱的鎂合金板材在中、低溫條件下具有高?的應變硬化速率（指數），從而能夠保證塑性流動的穩定性來獲得較高的塑性。因此，可以通過優化板材的織構來提高鎂合金的成形性能，織構中基面織構組分越弱，板材的可成形溫度越低，成形性能越好。?

鎂合金的織構弱化與第二相、固溶原子、晶格常數變化等有關，其中固溶原子是影響織構的關鍵因素。向鎂合金中添加少量稀土元素，會導致變形過程中的動態再結晶晶粒取向隨機化，形成非基面織構。這種微量稀土合金化調控織構對開發高塑性的鎂合金板材具有積極的意義。根據鎂合金的相平衡熱力學原理和相圖，設想通過添加稀土元素如Y、Nd、Gd等，獲得含有細小的第二相顆粒的組織，通過軋制后退火，形成具有弱基面織構的鎂合金板材，降低板材的各向異性、高的應變硬化指數、拉壓不對稱性以及保證二次加工過程中塑性流動的穩定性，提高板材的塑性及二次成形性能。?

所以，根據稀土元素對鎂合金組織、織構和性能的影響規律，通過鎂稀土合金進行成分設計和優化，采用傳統的熱軋制工藝和熱處理工藝等技術來細化晶粒、獲得均勻組織并調控織構，制備出低各向異性和弱織構、高應變硬化指數的具有高塑性的鎂合金板材，是目前鎂合金材料領域的研發重點之一。?

軋輥加熱技術是未來鎂合金板材工業化連續軋制的重要技術，通過軋輥加熱可以保證軋制過程中坯料的溫度，實現多道次的連續軋制，減小退火次數，提高生產效率。研究表明軋輥的加熱溫度處于25-400℃對本發明專利中板材的最終組織、織構和力學性能的影響很小，可以保證本發明中材料的特點。?

因此，本發明申請希望利用稀土元素在鎂合金中的獨特作用，通過普通軋制工藝和熱處理工藝，制備一種在室溫下具有非基面織構、高延展性的鎂合金板材。Al和Zn元素是鎂合金中的主要合金化元素，但是由于Al與稀土的結合力強，容易形成Al-RE相，使基體中的固溶稀土原子含量降低，織構調控效果不明顯；因此，選用Zn元素作為除稀土外的第二個合金元素。Mn是鎂合金中常用的微量元素，不僅可以提高合金的耐腐蝕性，而且會抑制在結晶晶粒的長大，并且不會影響到織構調控效果，因此，合金中需添加適量Mn元素。?