[发明专利]大规格高强度镁合金板材的一种加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属加工技术领域，特别是高强度变形镁合金板材的制造工艺技术领域。

背景技术

镁合金具有良好的导电、导热性，电磁屏蔽性良好，比强度和比刚度高，减震性好，切削加工和尺寸稳定性佳，易回收，有利于环保等优点，在航空航天、交通工具、电子通讯等行业有极大的应用前景，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。但由于镁合金属于密排六方结构，室温塑性较低，成型能力差，大大限制了镁合金应用。目前对于变形镁合金的板材的生产主要集中于热轧制、热挤压、连铸连轧这几种变形方式，热轧制板材和连铸连轧板材综合性能较差，热挤压板尺寸较小、各向异性较大，极大限制了大规格高强度变形镁合金的推广应用。

发明内容

本发明目的在于提出一种成型好、有利于提高板材的综合力学性能的大规格高强度镁合金板材的一种加工工艺。

本发明技术方案是：对经铣面、铣边、倒角的镁合金铸锭依次进行均匀化退火、锻造、后加工、轧制和锯切、表面清理处理。

本发明通过减薄镁合金板材厚度，再通过轧制细化镁合金晶粒度，达到提高镁合金板材的综合力学性能的目的，使板材最终的屈服强度、抗拉强度等指标均高于同牌号镁合金实际生产中使用铸轧、热轧、温轧、挤压等现有生产工艺生产的产品。

本发明所述均匀化退火是：将镁合金铸锭随炉升温或在炉温低于200℃时进炉，升温速度<10℃/min，并使镁合金铸锭温度在250～400℃之间梯度升温，并在每一温度段保温2～15h，然后在400～470℃之间保温4～20h，出炉后将镁合金铸锭置于空气中自然降至室温，保证镁合金成分均匀化且消除内部残余应力。

本发明所述锻造是采用自由锻造，实现双面对称变形。

所述自由锻造的道次数为3～9次，每道次锻造后于350℃炉温环境下进行回炉退火2h；开坯锻造时镁合金铸锭的表面温度为360～450℃，压下率为20～55%；开坯锻造后镁合金板材的表面温度每道次递减15～40℃，各道次压下率为20～45%；最后一道次锻造时镁合金板材的表面温度为250～350℃，压下率为10～25%。可使得锻造减薄镁合金板材厚度的同时均匀细化晶粒（平均晶粒尺寸60μm以下），为镁合金板材的进一步轧制提供组织条件。

另，所述自由锻造时与镁合金板材接触的模具预热温度比镁合金板温度不得低于100℃，且最低温度＞200℃。

所述自由锻造时，在锻造锤头和板材之间、砧板和板材之间采用固体润滑，保证镁合金板材锻造时均匀变形。

为了保证轧制时能够比较平稳地咬入，本发明所述后加工是：通过机加工，使镁合金锻造成型板材表面和侧面无裂纹，并进行侧面倒角。

本发明所述轧制的道次为2～9次，所述轧制为冷轧或温轧，每次退火后连续轧制1～3次，道次压下率为4～12%。

在温轧时，镁合金板材表面温度不高于250℃，道次压下率为6～15%，每次温轧后回炉退火温度为250～350℃之间，退火时间为1～3h。可使得晶粒均匀且尺寸控制在10μm以下。

轧制后镁合金板材长宽尺寸均不大于1800mmX1800mm时，可采用交叉轧制方法轧制，即轧制时，每轧一道次后便改变轧向90°，或在同一个方向多道次轧制后再改变轧向。将交叉轧制与退火工艺退火工艺有效结合起来，使得轧制态镁合金板材晶粒细小均匀，各向异性小，有利于提高板材的综合力学性能。

轧制后可根据所选取的合金种类和服役条件进行固溶处理、固溶处理+人工时效、氢化处理（针对Mg-Zn-Re-Zr合金）等热处理。热处理不能强化的镁合金（如MB1/MB8）和热处理强化作用不大的镁合金（如MB2）锻件，可不经过热处理或只经过软化退火处理。MB3/MB5一般只经行软化退火处理。可热处理强化镁合金（如MB7镁合金），采用固溶处理，必要时也可经行固溶处理+人工时效处理。有些可热处理强化合金（如MB15合金）轧后有时也可以直接采用不同温度的人工时效处理。

本发明优点在于：

1、本发明要用热锻造和冷轧（或温轧）相结合的方法制备镁合金板，使得晶粒尺寸均匀且实现细化或超细化，从而使得镁合金板材具有高强度的性能特征。且在交叉轧制与退火工艺退火工艺有效结合起来的情况下，轧制态镁合金板材晶粒更加细小均匀，各向异性差异小，有利于进一步提高板材的综合力学性能。

3、轧制后可根据所选取的合金种类和服役条件进行去不同的热处理，有效提高镁合金的综合性能。