[发明专利]一种制备高强韧、高成形性镁合金薄板带卷用的轧制装置

说明书

技术领域

 本发明涉及镁合金轧制成形，特别涉及镁合金带卷坯的薄带卷轧制装置。

背景技术

镁合金薄板带卷轧制变形属于镁合金深加工行业，是国家支持的新材料产业和鼓励发展项目。高性能轧制镁合金板带是直接制作或经成型加工成具有导电、散热、减震、防噪、节能、轻量化等多种功能的精密结构零件的主要材料，主要用于生产电子信息产品（如计算机、通讯、消费电子产品等）壳体、汽车电子外壳、框架、仪表板，家电以及军工产品等。与目前常用的镁合金挤压与压铸等成型工艺相比，轧制变形镁合金由于晶粒细化等强化机制，使材料具备更高的强度、更好的塑韧性及多样化的力学性能，可以满足更多结构件的成形需求，生产效率高而且成本很低，综合优势十分明显。变形镁合金薄板带卷的轧制及成形技术属于国际前沿制造技术。我国有优越的镁合金资源以及对高性能、高成形性镁合金带卷市场的需求，自主研发镁合金薄板带卷板生产的核心技术，并将其产业化应用，对于提升我国镁产业水平、促进我国有色金属镁合金产业升级和技术进步具有重要理论和实际意义。

镁合金是目前使用最轻的结构金属材料，密度大约为1.74g/cm3，是钢的1/4，铝的2/3；与钢和铝合金相比，镁合金不仅有较高的比强度和比刚度，而且具有优良的散热性能、电磁屏蔽性能、减震性能和机械加工性能，其产品易回收利用，有望成为21世纪重要的商用轻质结构材料。镁及镁合金板带材产品被广泛应用于航空、航天、汽车、计算机、通讯、家电和国防业等领域。

中国有丰富的镁资源,居世界第一位,占世界总储量的60%以上。同时也是汽车、摩托车和通讯产品巨大的潜在市场,具有发展镁合金得天独厚的条件。但镁合金的应用还处于初级阶段,原镁产量虽居世界首位,但大多以初级产品出口,镁合金应用极少,与欧美日等发达国家有着很大差距。

传统的镁合金产品主要通过铸造的生产方式获得(包括传统铸造工艺和新型的压铸等工艺)。铸造后镁合金在后续加工中，可承受的塑性变形量和时变形速度都很低，极易开裂，严重影响了镁合金的工业化生产。因此，目前大多数镁合金制品采用压铸、半固态铸造方法进行生产，并且由于镁为密排六方金属，可滑移系少，塑性变形困难，到面前为止较少采用生产效率高、性能质量好的锻造、轧制和挤压等方法加工。由于铸造法生产的镁合金晶粒不够细小，存在成分偏析，不能从根本上解决加工脆性和腐蚀问题，难以制备出性能优良的镁合金。

从理论上分析，变形镁合金材料由于晶粒得到细化，解决了材料的偏析问题，具有铸造材料无法替代的优秀性能，因此通过挤压、锻造、轧制等工艺生产出的变形镁合金产品，比铸造材料具有更高的强度、更好的延展性、更多样化的力学性能，可以满足更多结构件的需求。然而，对镁合金进行常规塑性变形，特别是高效率的薄板带卷轧制工艺的研究还处于起步阶段，形变镁合金的薄板带卷（0.5mm以下）目前还都不能进行大规模生产，冲压件的批量化生产也还很困难，因而很难将变形镁合金的优良性能得到广泛的应用。

制约形变镁合金广泛应用的主要原因是其较差的室温成型性。镁合金虽可容易地进行热挤压和厚板的热轧，但0.5mm以下的薄板带卷的轧制成材率却很低，更难得到满意的深冲性能，原因是镁是密排六方结构金属，特别是其轴比c/a=1.624，接近理想的轴比c/a=1.63。使得大部分镁合金材料一般只能通过基面滑移和孪晶进行塑性变形，独立滑移系少，难以像低轴比的六方金属Ti、Zr那样，通过柱面、棱面共同滑移而展示良好的塑性。所以大多数镁合金产品只能通过铸造及热挤压生产的。此外，国内镁合金板带生产方式限制了生产率和产品性能稳定性。如果能在较大程度上改善镁合金的塑性变形能力，特别是深冲性，则会从根本上改变我国廉价出口原镁而过渡损失资源的不利局面。生产镁合金薄板带材，则可用来直接制作或经成型加工制作成具有导电，散热，减震，防噪，节能等多种功能的精密结构零件。这些零件在汽车、家电、通讯、电子信息，体育器材，机器人、国防等部门有广泛的应用前景。

由于变形镁合金的优良性能，研制与开发变形镁合金产品，生产高质量的板带（卷）材产品以及后续冲压产品和具有耐蚀抗磨表面的产品，制定变形镁合金生产的新工艺是国际镁协会提出的开发镁合金产品的一项长远目标，对镁合金产品获得更广泛的应用具有重要的意义，也是十分必要的。