[发明专利]一种镁合金板带的多能场铸轧制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料加工领域，具体涉及一种镁合金板带的电磁、超声铸轧制备方法，可以实现工业化生产，该方法可广泛应用于镁合金板带的制备。

背景技术

镁是世界上储量最丰富的常用金属元素之一，为地壳层第六丰富的金属元素，含量约为2.3％,也是海水中含量排名第三的金属元素，总量约为海水质量的0.14％，从平均1m³的海水中可以提取出1㎏以上的金属镁，而且盐湖中的镁含量也非常高。镁资源的丰富储量以及镁合金的高比强度、比刚度、耐磨性、减振性、电磁屏蔽性以及易切削性和易回收性等优良的综合性能，将使其成为汽车、航空、电子传输等行业重要的新型结构材料。

纯镁由于强度和硬度很低，不能直接用于结构材料，但是在添加了Al、Zn、Mn、Zr合金及稀土元素后，可以产生固溶强化、细晶强化、时效强化以及过剩强化作用来提高合金的机械性能、耐腐蚀性能和耐热性能，大大提高其综合性能。目前镁及镁合金的应用愈来愈广泛，消耗量急剧上升，尤其在航空航天、军工产品、交通运输以及3C电子等领域最为显著。

中国在镁资源的开发利用方面具有得天独厚的优势，已成为镁的资源大国、生产大国和出口大国，但是在镁合金产品的制备方面却与工业发达国家尚有一定的差距，目前只能以廉价的原料为主要产品出口，造成了资源的浪费，严重阻碍了我国镁金属工业的发展。因此，开发镁及镁合金的低成本、高质量、短流程的生产技术，进一步提高资源的有效利用，是我国镁金属工业发展的方向。目前一般采用铸锭-热轧-温轧的生产技术手段，该工艺路线生产成本高，能耗大，而且容易对环境造成污染。

 [0003] 发明内容

本发明的目的是提供一种镁合金板带的电磁、超声多能场铸轧制备方法，获得性能优良的镁合金板带，该方法生产流程短、效率高，生产成本低、质量好，适合批量制备镁合金板带。

一种镁合金板带的电磁、超声多能场铸轧制备方法，包括以下步骤：

一、按照镁合金的组分比例配制镁合金，置于封闭的电阻熔化炉中，在物料顶部均匀洒上一层覆盖剂，并在氩气保护下加热熔化，获得镁合金熔体；

二、待物料溶化后，在熔体的表面加入精练剂，进行搅拌除渣和除气，随后静置15～20分钟，得到精练好的镁合金熔体；

三、将精练好的镁合金熔体经过预热后的高温流道进入前箱，经一级超声波预处理，随后通过铸嘴引入到具有电磁、超声能场的铸轧机辊缝中（铸轧辊采用循环水冷却），保持合适的液面高度。镁合金熔体在电磁、超声组合能场的搅拌、振动冲击、轧辊的强制冷却和轧制变形的作用下，强化铸轧区的传热、传质和能量转换，实现晶核增殖，改变凝固行为，连续铸轧出2.5mm～6.0mm厚的镁合金板带（铸轧过程中喷涂润滑剂）。

在所述步骤一中，镁合金熔体温度为700℃～710℃，熔化过程采用覆盖剂和氩气保护，取消传统的SF₆气体，对环境无污染，对设备无腐蚀，熔炼成本低。

在所述步骤一中，覆盖剂的成分为：氯化镁50～60%，氯化钾15～20%，氯化钠15～20%，氯化钙2～10%。在所述步骤二中，精练剂的成分为：氯化镁50～60%，氯化钾15～20%，氯化钠15～20%，氯化钙2～8%，氟化钙2～5%。

在所述步骤三中，前箱温度保持在675℃～680℃之间，液面高度保持高出轧制中心线5～6mm。

在所述步骤三中，所用一级超声波预处理功率为500W～600W，频率为20kHZ±100HZ; 辊缝中凝固前沿超声波功率为400W～500W，频率为20kHZ±200HZ。

在所述步骤三中，磁场形态以行波磁场为主体，叠加一定的脉振磁场，行波磁场占60-70%，脉振磁场占40-30%，沿轧辊轴线方向在铸轧区中产生椭圆形磁势。

在所述步骤三中，电磁场通过励磁电流产生，并被引导至凝固前沿，励磁电流为三相电流，换相周期为1个完整波形，电流强度为8A～12A，中心频率为13HZ，随机变化频率范围±2 HZ。

在所述步骤三中，铸轧镁合金板带时轧制速度为2.5 m/min～5m/min，辊缝为2.0 mm～5.4mm。

在所述步骤三中，轧辊在铸轧前预先进行烘烤处理，在铸轧过程中喷涂纳米WS₂润滑剂。

在所述步骤三中，铸嘴采用氧化铝、氧化镁和石棉混合后的压制烧结材料，在内表面涂上一层石墨，防止在铸轧过程中高温镁熔体与氧化铝发生化学置换反应，产生夹渣。