[发明专利]一种短流程轧制制备超塑性镁合金的方法

说明书

本发明公开了一种短流程轧制制备超塑性镁合金的方法，该制备方法包括大轧制率轧制、常规轧制率降温轧制和热处理三个步骤。首先将镁合金坯料通过大轧制率轧制制备出镁合金板坯，然后对板坯进行常规轧制率降温轧制，随后进行热处理形成超塑性组织，从而制备出在一定温度下具有超塑性变形能力的镁合金板材。该方法通过3‑6道次制备超塑性镁合金板材，整体材料中的组织细小均匀，并且析出相形状圆整。该方法适合制备大尺寸样品，弱化织构，有效避免难变形镁合金轧制过程中的开裂，提高镁合金的成形能力；并且该方法流程短、效率高、成本低，易于推广应用。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，特别是涉及一种短流程制备超塑性镁合金的方法。

背景技术

镁合金作为最轻的工程结构金属材料，具有较高的比强度和比刚度，良好的导电导热性，兼有较佳的阻尼减震和电磁屏蔽性能，并且可以再生回收。在汽车、通讯设备、航空航天等领域中得到日益广泛的应用。尤其是在轻量化方面，对比钢和铝合金具有显著优势。然而，常用的铸造镁合金强度不高，塑性变形能力差，限制了其更广泛的应用。而对于变形镁合金来说，虽然强度高、塑性好，应用范围更加广泛。但是塑性加工成形困难，仍然是限制变形镁合金发展最主要的问题之一。大变形的方法作为加工镁合金的方法之一备受瞩目，但加工工件尺寸小，并且难以工业化批量生产是其面对的最主要的问题。而传统的轧制方法虽然可以加工大尺寸工件，并且容易工业化，但是加工镁合金板材往往需要较多的道次，生产工序长，因此成本较高。

发明内容

本发明目的是提供一种短流程、低成本、工艺简单、可靠，且易于批量生产和推广应用的超塑性镁合金板材的制备方法，所制备的镁合金板材具有尺寸细小的组织，显著提高了镁合金的成形能力和超塑性变形能力。

本发明能够制备大尺寸板材，适合工业化批量生产，并且显著减少了加工流程，降低了成本。为提高板材成形能力，获得细晶超塑性镁合金板材提供了一种有效途径。同时，本发明方法也适合于其它金属材料如钛合金、高固溶镁含量的难变形铝-镁合金以及金属基复合材料等。

本发明包括大轧制率轧制、常规轧制率降温轧制和热处理三个步骤。所制备的镁合金组织中基体晶粒平均尺寸在3微米左右，并且在基体中均匀分布着球形的析出相，析出相的尺寸在1微米以下。该方法制备的镁合金薄板具有超塑性变形的能力，具体制备步骤如下：

通过大轧制率轧制、常规轧制率降温轧制和热处理三个步骤获得具有超塑性变形能力的细晶镁合金板材。该制备方法能够制备大尺寸样品，弱化织构，有效避免难变形镁合金轧制过程中的开裂，提高镁合金的成形能力。具体包括：

(1)大轧制率轧制：将商业镁合金坯料夹在两块钢板之间，一起放进加热箱中加热，待镁合金坯料的温度升温至300–400摄氏度后，静置保温5–60分钟；然后将钢板和坯料一起推送至轧辊入口，进行大轧制率轧制，压下率为50–90％；

(2)常规轧制率降温轧制：将步骤(1)轧制后的试样去掉钢板，放入加热箱，待镁合金坯料的温度升温至300–400摄氏度后静置保温5–60分钟；进行1–3道次轧制，每道次压下率为2–20％；然后将此试样再次放入加热箱，待升温至250–350摄氏度后静置保温5–60分钟；进行1–2道次轧制，每道次压下率为2–20％；

(3)热处理：将步骤(2)轧制后的试样进行200–350摄氏度，30–180分钟的退火热处理，获得晶粒细小具有超塑性变形能力的镁合金板材。

所述的大轧制率轧制中的压下率为65–85％；所述的常规轧制率降温轧制压下率为8％-15％。所述的大轧制率轧制轧辊温度为室温-200摄氏度，所述的常规轧制率降温轧制轧辊温度为60-200摄氏度；所述大轧制率轧制过程中镁合金的温度为320–380摄氏度，所述常规轧制率降温轧制过程中镁合金温度依次为320–380摄氏度、260–350摄氏度；所述的热处理温度为250–320摄氏度，时间为60–150分钟。