[發明專利]一種各向同性AZ31鎂合金板材的軋制成形方法

在審

• 申請號: 201810188267.6
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN110238195A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 朱榮;卞存健;武艷軍;尹德良;郭新蘭
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B21B1/38
• 分類號: B21B1/38;B21B3/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開了一種各向同性AZ31鎂合金板材的軋制成形方法，即在軋制成板材前，對初始材料進行預變形15％，然后繞軋制軸旋轉90°后繼續軋制，從而獲得板材。本發明提高了AZ31鎂合金的軋制成形能力，使得最終軋制板材無邊裂及斷裂現象。同時細化了板材的晶粒，在不降低AZ31鎂合金軋板屈服強度的情況下，降低了其各向異性。

技術領域

本發明是一種用于AZ31鎂合金板材成形的方法，屬于塑性成形技術領域。

背景技術

鎂合金因其具有較高比強度，輕質等特點，被廣泛地應用在汽車制造、航空航天，電子通訊、國防軍事等領域。鎂合金的工業用途非常廣泛，既可以應用于航空航天，又可以應用于3C產品及各種交通工具。

鎂及鎂合金屬于密排六方結構，在室溫條件下主要依靠基面滑移，而基面滑移只能提供兩個獨立的滑移系，不滿足密塞斯準則，無法單靠滑移進行塑性變形，這就導致它們的塑性比體心立方和面心立方金屬都要差，其塑性變形依靠滑移和孿生來協調進行；在鎂合金塑性變形過程中，通過滑移與孿生來協調變形是其一個重要特點。因此在室溫下進行塑性變形時，鎂合金容易出現裂紋甚至開裂，這是限制了鎂合金軋制成型發展的重要原因。

因為室溫成形的局限性，鎂合金的軋制成型通常需要進行加熱。鎂合金軋制過后，通過塑性變形作用，可以獲得細小均勻的晶粒，達到提升力學性能的目的。現階段鎂合金軋制成型還多采用傳統的對稱軋制，在軋制成型的過程中容易產生強烈的基面織構，造成鎂合金的性能存在各向異性，嚴重降低了二次成型能力。因此，滑移系較少，孿生普遍發生以及強烈的基面織構是現階段鎂合金軋制成型的重要特征。鎂合金軋制成型還有一個重要特征，在軋制成型的過程中需要進行多次加熱。較低的體積熱容，較大的傳熱系數使得鎂合金的升溫及降溫速度都較快。在傳統的軋制過程中，鎂合金與空氣、軋輥之間會發生接觸，熱交換使得軋件的溫度降低的很快。為了控制溫度范圍，達到軋制的精確性，就必須在軋制的道次間進行加熱，除此之外，道次間加熱還能夠使得已經生成的孿晶發生再結晶，從而提高材料的塑性。所以，道次間多次加熱成為了鎂合金軋制有別于其他金屬軋制的重要特點。

不同的軋制方式會給鎂合金帶來不同的性能。采用不同的軋制方式時，板材在軋制過程中所發生的變形就可能不同，從而影響到微觀組織的形態。例如，晶粒尺寸、織構強弱及類型、各向異性等都會因軋制方式的不同而改變。

采用合適的軋制方式能夠很大程度地細化晶粒，降低織構的強度，從而提高板材的成型性能和加工性能。有研究發現，當鎂合金的晶粒尺寸細化到10μm以下時，材料將會表現出特殊的超塑性；鎂合金板材中的各向異性將會導致力學性能存在方向性，通過改變織構強度與類型，可以很大程度地提高板材的使用性能。

現階段鎂合金板材的主要軋制方式包括(1)異步軋制，異步軋制工藝是指在工作時，兩棍之間的圓周線速度存在差異。兩個軋輥速度不同是通過控制兩個軋輥的半徑不同或者使兩者的角速度不一致來實現的；(2)累積疊軋，累積疊軋技術最初是由PEREZ-PRADO所開發應用，主要分成切斷、表面處理、層疊、預熱、軋制幾個步驟，也可根據需要重復上述過程，在軋制的過程中可以通過改變壓下量的大小來控制板厚；(3)交叉軋制工藝，是指在軋制成形的過程中，道次間改變軋制方向，可以軋制一個道次就換軋制方向，也可以在同一方向上進行多次軋制再換向軋制。

通過研究在不同的軋制方式下，鎂合金板材的組織及力學性能，可以有效地幫助選擇合適的軋制方式，以適合的方式成型需要的板材。上述異步軋制及累積疊軋，在提高軋板強度的同時，提高了各向異性；交叉軋制雖然降低了各項異性，但其強度也隨之降低。

發明內容

本發明的目的在于提高AZ31鎂合金的軋制成形能力，在不降低軋板強度的同時改善軋板的表面質量，降低其各向異性。

實現本發明目的的技術方案如下：