[发明专利]一种具有优良可轧性能的镁合金及其板材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料技术及冶金技术领域，具体涉及一种具有优良可轧性能的镁合金及其板材的制备方法。

背景技术

镁合金具有密度小、比强高以及减振性、电磁屏蔽性和机械加工性能优良等优点，是结构轻量化的理想材料，近年来镁合金的研究与应用得到人们的高度重视，但是，镁合金也存在熔铸困难大、塑性变形困难、抗高温蠕变性差和耐蚀性差等问题，严重制约其应用的领域。其中，塑性变形能力差，使得一般镁合金的轧制、挤压和锻造等塑性变形工艺复杂，不仅需要高温变形，还要经过繁杂的中间退火工艺。如镁合金板材轧制常用的AZ31B镁合金，在轧制过程中不仅要把坯料加热至350~450°C进行热轧，同时还要加热轧辊至100~200°C，即便如此，仍然存在板材边裂严重，成材率低的严重问题，这是镁合金板材价格高的重要原因。因此，通过开发具有高塑性或高成形性的新型镁合金，或者通过塑性变形工艺来提高现有镁合金的成形性，获得高质量变形产品是近年国内外镁合金研究领域的重要方向。

在十九世纪30年代至50年代，通过在镁中添加锂，析出具有bcc结构的b相，显著提高了镁合金的成形性，但镁－锂合金强度低、耐蚀性极差，同时因大量添加锂(>5.3wt.%)而造成该合金昂贵，除了少量军事用途外，未能得到广泛应用。近年国内外在高强镁合金或者耐热镁合金的研究开发方面有较好的进展，但在改善变形镁合金的塑性与成形性方面举步维艰，进展极其有限，因此，高塑性或高成形性镁合金开发，特别是高可轧性镁合金材料的开发，对镁合金，尤显其重要性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种具有优良可轧性能的镁合金及其板材的制备方法，目的是克服现有技术中镁合金存在的可轧制性差，即使在高温轧制并且轧辊加热的情况下，轧裂趋势仍然严重，无法避免边裂等问题。

本发明的具有优良可轧性能的镁合金是Mg-Zn-Cu系镁合金，按质量百分比，含有 1.0%~5.5%的Zn，1.0%~4.0%的Cu，0~1.0%Mn或Zr，0~1.0%的Y、Nd、Gd、Ce或MM，Mg为余量，杂质Fe含量<0.005%。

其中MM是富Ce混合稀土，按质量百分比， Ce含量至少为50%，余量为La，Nd和Pr。

制备本发明的可轧性优良的镁合金及其板材按照以下步骤进行：

(1)采用电阻熔炼炉或燃气熔炼炉，在二号熔剂或五号熔剂的保护下，将金属镁熔化并加热至730°C~740°C熔化，按镁合金的质量百分比，加入1~5.5%的Zn，1.0~4.0%的Cu，0~1.0%Mn或Zr，0~1.0%的Y、Nd、Gd、Ce或MM，得到Mg-Zn-Cu系镁合金熔体，经过搅拌后降温至680°C~700°C进行铸造；

(2)采用低频电磁油滑半连续铸造，电磁频率为30Hz，安匝数为3000-5500AT，在保护气氛为SF₆+CO₂混合气体的条件下，铸造宽厚比为2.5~3.5的镁合金扁坯，将得到的镁合金扁坯于400°C~420°C下退火10 ~24小时，然后铣面； 

(3)将铣面后的镁合金板坯样品预热至300~450℃，保温2h，在轧辊温度为室温(通常为25℃)~200℃条件下进行轧制，道次压下率为10%~65%，总压下率为80%~90%，得到无边裂的Mg-Zn-Cu系镁合金板材。

所述的SF₆+CO₂混合气体中SF₆和CO₂体积比为：1:10。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

本发明的技术方案，在不同的热轧制度下均不发生边裂现象。

当轧辊温度为室温(通常为25℃)，在轧制温度，即坯料预热温度，至少为380°C时，能实现平均道次压下率、最大道次压下率和总压下率分别达到为23%、35%和80%以上的无须中间退火的连续热轧过程，并获得无边裂的轧制板材；经中间退火也能实现平均道次压下率、最大道次压下率和总压下率分别达到为23%、40%和80%以上的热轧过程，并获得无边裂的轧制板材； 

当加热轧辊至100°C以上，轧制温度至少为350°C时，经中间退火，能实现平均道次压下率、最大道次压下率和总压下率分别达到40%以上、55%以上和80%以上的大压下热轧过程，并获得无边裂的轧制板材。

附图说明

图1为本发明实例1、实例4和实例5的镁合金铸造扁坯的典型组织；