[发明专利]一种镁及镁合金极薄带的轧制方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种镁及镁合金极薄带的轧制方法。

背景技术

镁或镁合金是最轻的金属材料之一，具有重量轻、比强度高、比刚度大、减振性好、不易老化等优点，并且其热疲劳性、导热性、阻尼性和切削性能优异，还能耐冲击、耐磨、屏蔽电磁，此外，镁合金易于回收，有利于环境保护。鉴于以上优异性能，镁或镁合金被广泛用于航空、航天、汽车工业、电子、通讯、医疗等领域。镁合金薄板主要应用于3C产品，如笔记本电脑、平板电脑、手机、数码相机等产品的壳体。而镁合金薄带及极薄带主要用于介入医学材料、镁电池、音响喇叭等产品，其优异的性能较铝或钛薄带及极薄带具有更大的市场潜力。

镁属于密排六方金属，只有3个几何滑移系和2个独立滑移系，晶体协调变形能力差，容易产生不均匀变形导致晶间断裂，故室温变形能力很差。当温度升高时，滑移面增多，塑性变形性能显著提高。镁合金的轧制对温度敏感，现有镁合金轧制工艺非常复杂，从板坯到薄板的过程需要经过热轧、粗轧、中轧、精轧，中间需要剪切、板坯再加热，由板坯到最终厚度一般需要20~50道次。目前，0.5mm以下镁或镁合金薄带的加工困难，导致镁或镁合金薄带的价格昂贵，很大程度上限制了镁合金薄带的应用。目前国内外主要采用“铸轧+温轧”工艺，但铸轧工艺存在技术环节多、薄板性能不稳定等问题，在温轧过程中，镁或镁合金的表面质量较难控制；“挤压+轧制”工艺复杂，且受产品尺寸限制。也可以通过调整镁合金的成分来改善轧制工艺，如201310411975.9专利中，通过在镁中添加Er、Dy等元素，改善镁合金的塑性变形能力，但冶炼环节技术工艺较复杂，稀土元素价格昂贵，会导致镁合金的成本大幅度增加。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种镁及镁合金极薄带的轧制方法。本发明的技术方案为：

一种镁及镁合金极薄带的轧制方法，按照以下工艺步骤进行：

（1）将厚度为5~15mm的镁或镁合金板坯置于电阻炉中，在温度为350~550℃的条件下保温3~5h进行均匀化处理；

（2）将步骤（1）的镁或镁合金板坯加热至400~550℃，保温10~30min，采用二辊同步热轧工艺经7~12道次轧制，工艺参数为：轧制速度30~200mm/s，道次压下率为10~30%，总变形率达90%以上，制备得到厚度为0.5~1.0mm的镁或镁合金薄带；

（3）将步骤（2）的镁或镁合金薄带在200~450℃保温0.5~3h，冷却至室温后去除薄带表面氧化层及油污；

（4）采用可逆四辊异步冷轧工艺将步骤（3）的镁或镁合金薄带，经4~8道次减薄至厚度为0.05~0.08mm，轧制工艺参数为：异速比1.01~1.2，工作辊直径30~100mm，支撑辊直径120~300mm，轧制速度20~80mm/s，道次压下率为15~20%，张力值小于等厚度镁或镁合金抗拉强度的1/2~1/3，总变形率在80%以上；

（5）采用负辊缝异步冷轧工艺将步骤（4）的镁或镁合金薄带，经5~10道次轧制减薄至1~5μm，轧制工艺参数为：异速比1.2~1.8，工作辊直径30~100mm，支撑辊直径120~300mm，轧制速度20~80mm/s，道次压下率18~40%，张力值小于等厚度镁或镁合金抗拉强度的1/2~1/3，总变形率在90%以上，制备得到厚度为1~5μm的镁或镁合金极薄带。

所述步骤（1）的镁或镁合金板坯均匀化处理后，镁合金板坯还要进行水淬，完成固溶处理。

所述步骤（2）的二辊同步热轧过程中辅以中间退火工艺，即每轧制1~3道次后对镁或镁合金板坯进行中间退火，中间退火温度为300~450℃，保温时间为5~10min。

所述步骤（5）的负辊缝异步冷轧工艺为，室温条件下两工作辊充分压靠，发生较大的弹性压扁，在该状态下进行镁或镁合金薄带的异步轧制过程。

本发明具有的优点和有益效果为：

1、本发明方法通过结合前期累积剧烈塑性变形和冷轧前的退火工艺，显著细化了镁或镁合金的平均晶粒尺寸，并充分利用薄带在0.05mm厚度以下时的尺寸效应，有效解决了镁或镁合金极薄带边部裂纹产生和异速比过大引起的板形问题，实现镁或镁合金极薄带冷轧制作的同时提高了其在室温下的塑性变形能力，并且本发明方法对设备要求低，可降低生产成本和节省能源消耗。