一种单道次、大压下量镁合金板材制备方法与流程

1.本发明属于金属加工领域，尤其涉及一种单道次、大压下量镁合金板材制备方法。


背景技术：

2.镁合金作为目前最轻的结构材料，其密度为约为铝的三分之二，钢的四分之一。镁是一种丰富的元素，是地壳中元素含量第八，海水中离子含量第三。同时也具有高比强度，高比刚度等优异性能，被誉为“21世纪的绿色工程材料”，在航空航天、汽车、3c等行业有着更加广阔的应用前景。随着我国对环境保护与节能减排的要求日益提高，金属轻量化领域成为了工业发展的重要发展趋势之一，此外，我国的镁储量占全球陆地范围内总储量的67%，是名副其实的“镁大国”，因此对高性能镁合金的需求也将不断增加。
3.尽管镁合金自20世纪初就开始工业应用，镁的固有属性制约着其进一步的发展：1.镁合金是密排六方结构，室温下可开动的独立滑移系较少，因此室温成型性差。传统镁合金板材轧制工艺中容易产生较强的基面织构，从而不利于后续的加工过程。2.目前的商用镁合金板材轧制工艺主要采用多道次以及小压下量的方式。
4.但是，现有的商用镁合金板材轧制的道次之间需要多次加热；在轧制的过程中，沿轧制方向的变形与沿横向的变形极其容易不均匀，尤其是不均匀的宽展会造成边裂现象的出现，这严重地增加了轧制过程中废品率。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的在于提供一种单道次、大压下量镁合金板材制备方法，旨在解决现有的商用镁合金板材轧制的道次之间需要多次加热；在轧制的过程中，沿轧制方向的变形与沿横向的变形极其容易不均匀，尤其是不均匀的宽展会造成边裂现象的出现，这严重地增加了轧制过程中废品率的问题。
6.本发明实施例是这样实现的，一种单道次、大压下量镁合金板材制备方法，包括以下步骤：步骤s1：对镁合金棒材表面进行脱脂处理，获得表面清洁的镁合金棒材；步骤s2：对不锈钢管内表面进行脱脂处理，获得内表面清洁的不锈钢管；步骤s3：均匀化热处理：将镁合金置入加热炉中，在300℃下保温6h以进行均匀化处理；步骤s4：将润滑剂均匀涂抹在镁合金表面；步骤s5：将镁合金棒材插入不锈钢管后，使用压力机将不锈钢管两端压扁，将镁合金棒材完全封闭在钢管内部；步骤s6：将封闭完成的样品放入加热炉中保温处理；步骤s7：将加热完成的样品进行单道次轧制；步骤s8：对轧制后的样品进行空冷后使用线切割将样品内部镁合金板材取出。
7.进一步的技术方案，根据s4，润滑剂为氮化硼。
8.进一步的技术方案，根据s5，镁合金棒材长度=不锈钢管长度-10cm；压力机的内表面与钢管表面完全接触。
9.进一步的技术方案，根据s6，的加热炉温度为350℃~380℃。
10.进一步的技术方案，根据s6，保温时间为30 min ~40min。
11.进一步的技术方案，根据s7，轧制的压下量为70%~80%。
12.进一步的技术方案，根据s7，轧制线速度为500mm/s~1000mm/s。
13.本发明实施例提供的一种单道次、大压下量镁合金板材制备方法，本发明的轧制方法的有益效果如下：1.简化了轧制工艺，与传统的轧制工艺相比较，本制备工艺仅需要单道次轧制，并且道次压下量可以达到80%以上，减少了过多的轧制道次与道次之间加热所带来的能量消耗。2.本发明专利制备镁合金板材路径为从镁合金棒材轧制为镁合金板材，最大程度上提高了塑性变形效率。3.本发明的镁合金板材制备工艺的制备过程为三相应力轧制，由于不锈钢管的限制，镁合金在变形过程中受到轧制方向，法向和横向三个方向的约束作用，从而有效地提高了镁合金变形过程中所受到压应力的个数，进而提高镁变形合金的塑性。4.用本发明专利工艺制备的镁合金板材相比变形之前的镁合金棒材，其抗拉强度提高至305mpa，提高幅度为45%，其室温延伸率提高至23.2%，提高增幅为157%；5.本发明专利中，变形前平均晶粒尺寸为25μm，变形后的平均晶粒尺寸为5μm，达到了明显的晶粒细化作用。
附图说明
14.图1为本发明专利实施例中制备方法的工艺路线图；图2为本发明专利实施例中镁合金在室温下的应力应变图；图3为本发明专利实施例中镁合金在变形前的金相图；图4为本发明专利实施例中镁合金在变形后的金相图；图5为本发明专利实施例中镁合金在变形后的极图。
具体实施方式
15.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
16.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
17.实施例一如图1、2、3、4和5所示，为本发明一个实施例提供的一种单道次、大压下量镁合金板材制备方法，包括以下步骤：步骤s1：对镁合金棒材表面进行脱脂处理，获得表面清洁的镁合金棒材；步骤s2：对不锈钢管内表面进行脱脂处理，获得内表面清洁的不锈钢管；步骤s3：均匀化热处理：将镁合金置入加热炉中，在300℃下保温6h以进行均匀化处理；步骤s4：将润滑剂均匀涂抹在镁合金表面，其中润滑剂为氮化硼；步骤s5：将镁合金棒材插入不锈钢管后，使用压力机将不锈钢管两端压扁，将镁合
金棒材完全封闭在钢管内部，其中：镁合金棒材长度=不锈钢管长度-10cm；压力机的内表面与钢管表面完全接触；步骤s6：将封闭完成的样品放入加热炉中保温处理，加热炉温度为350℃，保温时间为30min；步骤s7：将加热完成的样品进行单道次轧制，轧制的压下量为70%，轧制线速度为600mm/s；步骤s8：对轧制后的样品进行空冷后使用线切割将样品内部镁合金板材取出。
18.在本发明实施例中，1.选取长度为80mm、直径为5mm的镁合金棒材与长度为120mm、壁厚为1mm、内径为5mm的不锈钢管作为原材料。镁合金牌号为az61，不锈钢牌号为0cr18ni9。
19.2.在镁合金与不锈钢管分别进行脱脂处理后，将镁合金棒材插入不锈钢管内，由于长度尺寸关系，不锈钢管两端各存在20mm的空心状态。
20.3.使用压力机把2中提到的空心状态压扁至完全封闭状态，放入加热炉中在350℃下加热。
21.4.静止保温30min。
22.5.将加热的样品放入轧机中进行单道次轧制，轧制压下量为70%，轧辊直径为400mm，轧辊线速度为600mm/s。
23.6.使用线切割把多余的不锈钢管部分切掉，得到镁合金板材。
24.成形后的镁合金板材平均晶粒尺寸5μm，屈服强度220mpa，抗拉强度310mpa，断裂延伸率为23.1％。
25.实施例二如图1、2、3、4和5所示，为本发明一个实施例提供的一种单道次、大压下量镁合金板材制备方法，包括以下步骤：步骤s1：对镁合金棒材表面进行脱脂处理，获得表面清洁的镁合金棒材；步骤s2：对不锈钢管内表面进行脱脂处理，获得内表面清洁的不锈钢管；步骤s3：均匀化热处理：将镁合金置入加热炉中，在300℃下保温6h以进行均匀化处理；步骤s4：将润滑剂均匀涂抹在镁合金表面，其中润滑剂为氮化硼；步骤s5：将镁合金棒材插入不锈钢管后，使用压力机将不锈钢管两端压扁，将镁合金棒材完全封闭在钢管内部，其中：镁合金棒材长度=不锈钢管长度-10cm；压力机的内表面与钢管表面完全接触；步骤s6：将封闭完成的样品放入加热炉中保温处理，加热炉温度为355℃，保温时间为32min；步骤s7：将加热完成的样品进行单道次轧制，轧制的压下量为70%，轧制线速度为550mm/s；步骤s8：对轧制后的样品进行空冷后使用线切割将样品内部镁合金板材取出。
26.实施例三如图1、2、3、4和5所示，为本发明一个实施例提供的一种单道次、大压下量镁合金板材制备方法，包括以下步骤：
步骤s1：对镁合金棒材表面进行脱脂处理，获得表面清洁的镁合金棒材；步骤s2：对不锈钢管内表面进行脱脂处理，获得内表面清洁的不锈钢管；步骤s3：均匀化热处理：将镁合金置入加热炉中，在300℃下保温6h以进行均匀化处理；步骤s4：将润滑剂均匀涂抹在镁合金表面，其中润滑剂为氮化硼；步骤s5：将镁合金棒材插入不锈钢管后，使用压力机将不锈钢管两端压扁，将镁合金棒材完全封闭在钢管内部，其中：镁合金棒材长度=不锈钢管长度-10cm；压力机的内表面与钢管表面完全接触；步骤s6：将封闭完成的样品放入加热炉中保温处理，加热炉温度为360℃，保温时间为32min；步骤s7：将加热完成的样品进行单道次轧制，轧制的压下量为71%，轧制线速度为555mm/s；步骤s8：对轧制后的样品进行空冷后使用线切割将样品内部镁合金板材取出。
27.实施例四如图1、2、3、4和5所示，为本发明一个实施例提供的一种单道次、大压下量镁合金板材制备方法，包括以下步骤：步骤s1：对镁合金棒材表面进行脱脂处理，获得表面清洁的镁合金棒材；步骤s2：对不锈钢管内表面进行脱脂处理，获得内表面清洁的不锈钢管；步骤s3：均匀化热处理：将镁合金置入加热炉中，在300℃下保温6h以进行均匀化处理；步骤s4：将润滑剂均匀涂抹在镁合金表面，其中润滑剂为氮化硼；步骤s5：将镁合金棒材插入不锈钢管后，使用压力机将不锈钢管两端压扁，将镁合金棒材完全封闭在钢管内部，其中：镁合金棒材长度=不锈钢管长度-10cm；压力机的内表面与钢管表面完全接触；步骤s6：将封闭完成的样品放入加热炉中保温处理，加热炉温度为370℃，保温时间为33min；步骤s7：将加热完成的样品进行单道次轧制，轧制的压下量为72%，轧制线速度为560mm/s；步骤s8：对轧制后的样品进行空冷后使用线切割将样品内部镁合金板材取出。
28.实施例五如图1、2、3、4和5所示，为本发明一个实施例提供的一种单道次、大压下量镁合金板材制备方法，包括以下步骤：步骤s1：对镁合金棒材表面进行脱脂处理，获得表面清洁的镁合金棒材；步骤s2：对不锈钢管内表面进行脱脂处理，获得内表面清洁的不锈钢管；步骤s3：均匀化热处理：将镁合金置入加热炉中，在300℃下保温6h以进行均匀化处理；步骤s4：将润滑剂均匀涂抹在镁合金表面，其中润滑剂为氮化硼；步骤s5：将镁合金棒材插入不锈钢管后，使用压力机将不锈钢管两端压扁，将镁合金棒材完全封闭在钢管内部，其中：镁合金棒材长度=不锈钢管长度-10cm；压力机的内表面
与钢管表面完全接触；步骤s6：将封闭完成的样品放入加热炉中保温处理，加热炉温度为380℃，保温时间为40min；步骤s7：将加热完成的样品进行单道次轧制，轧制的压下量为80%，轧制线速度为1000mm/s；步骤s8：对轧制后的样品进行空冷后使用线切割将样品内部镁合金板材取出。
29.在本发明实施例中，本发明专利目的在于提供一种单道次、大压下量的轧制镁合金板材的制备方法，解决了传统镁合金板材轧制过程中道次多、单道次压下量小的难题，为如何高效地制造高强度、无边裂镁合金板材提供了一种制造方法。本发明专利技术方案是：将镁合金棒材插入不锈钢管内，镁合金棒材的直径与不锈钢管内径相同、长度略短于不锈钢管，经过压力机的封边后改变了镁合金变形过程中的应力状态，使镁合金在轧制过程中完全受限制于不锈钢管的变形，即轧制方向为不锈钢管的长度方向；因此可以使得镁合金在一个大压下量的状态下依然可以限制边裂的出现。经过该工艺所制备的镁合金板材薄板抗拉强度在300mpa以上，维氏硬度在85以上（hv0.1），平均晶粒尺寸细化至5μm以下，在轧制工艺简单的同时保证了较高的强度和硬度。
30.本发明上述实施例中提供了一种单道次、大压下量镁合金板材制备方法，本发明的轧制方法的有益效果如下：1.简化了轧制工艺，与传统的轧制工艺相比较，本制备工艺仅需要单道次轧制，并且道次压下量可以达到80%以上，减少了过多的轧制道次与道次之间加热所带来的能量消耗。2.本发明专利制备镁合金板材路径为从镁合金棒材轧制为镁合金板材，最大程度上提高了塑性变形效率。3.本发明的镁合金板材制备工艺的制备过程为三相应力轧制，由于不锈钢管的限制，镁合金在变形过程中受到轧制方向，法向和横向三个方向的约束作用，从而有效地提高了镁合金变形过程中所受到压应力的个数，进而提高镁变形合金的塑性。4.用本发明专利工艺制备的镁合金板材相比变形之前的镁合金棒材，其抗拉强度提高至305mpa，提高幅度为45%，其室温延伸率提高至23.2%，提高增幅为157%；5.本发明专利中，变形前平均晶粒尺寸为25μm，变形后的平均晶粒尺寸为5μm，达到了明显的晶粒细化作用。
31.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。