[发明专利]一种“双层夹心”轧制高强稀土镁合金的制备方法

说明书

一种“双层夹心”轧制高强稀土镁合金的制备方法，属于镁合金技术领域。该稀土镁合金的组成及质量百分比为10.0～15.0wt.％Gd，0～2.0wt.％Er，0～1.0wt％Zr,Gd、Er和Zr元素的质量百分比之和不低于10.0％且不高于15.0％，其余量为Mg。以“双层夹心”的轧制工艺。轧制变形温度区间为300～500℃。本发明中涉及到的这种合金及其轧制技术是不同于以往的镁合金及其板材制备技术，其可获得表面光滑、厚度较薄且无裂纹的高强稀土镁合金板材。

技术领域

本发明涉及一种“双层夹心”轧制高强稀土镁合金制备技术，具体涉及通过一定的合金成分，熔炼工艺以及后续的轧制工艺制备这种高强稀土镁合金板材，属于镁合金技术领域。

背景技术

随着科学技术的快速发展，现代工业生产中人们对低碳、低能耗材料的要求日益苛刻，而镁合金作为最轻的金属结构材料，引起了人们的广泛关注。其中镁合金板材是高技术含量、高附加值的产品。镁合金板材在工业生产中的应用可以大大简化镁合金深加工的工艺流程，从而降低生产成本，扩大其应用范围。根据镁合金板材形状尺寸的不同，其可用于航天、航空、汽车、电子等行业。因此，发展镁合金板材成形技术已成为镁行业发展中的重要方向。然而，镁合金的绝对力学性能很低，室温变形困难，严重限制了镁合金板材的工业生产应用。

大多数镁合金为密排六方结构，与立方结构相比，其具有一系列不同的滑移体系，即位于基面和棱柱面的a位错滑移和位于锥面的c+a位错滑移。激活不同滑移体系所需的临界剪切应力存在显著差异。在室温条件下，激活基面位错滑移的临界剪切应力远低于激活棱柱面和锥面上的非基面位错滑移的临界剪切应力。因此，在室温条件下镁合金发生变形时以基面滑移为主。然而，基面滑移只能提供两个独立的滑移系，远小于晶体均匀塑性变形所需的至少五个独立滑移系的要求，因此，镁合金的塑性成形能力较差。随着变形量的增加，基面滑移逐渐趋于硬取向，只能以孪生的形式协调变形。镁合金中存在的孪生模式主要有{10-12}-1011拉伸孪生以及{10-11}-1012压缩孪生。在所有的孪生模式中，拉伸孪生{10-12}-1011的临界剪切应力最小。在镁合金变形过程中主要发生了拉伸孪生和基面滑移，由于其变形模式十分有限，导致镁合金在机械加工过程中形成了强烈的织构，尽管随着温度升高，基面、柱面和锥面滑移的临界剪切应力的差异减小，但轧制和挤压镁合金仍有强烈的织构形成。此外，在后续的热处理过程中，这些强烈的织构持续存在，并且随着晶粒的长大织构强度增加。织构对机械负载做出了响应，进一步降低了镁合金的塑性成形能力。因此，变形镁合金的织构控制对提高其塑性成形能力有着重要影响。

相关研究表明在镁合金中添加稀土元素可以有效的改善合金的塑性成形能力，提高合金的室温及高温力学性能。因此，最近几十年以来，稀土镁合金的开发及应用一直备受关注。镁合金中添加稀土元素可以改变其主要的变形和动态再结晶机制从而得到织构强度较低的变形镁合金产品。伴随着变形镁合金织构减弱的一个显著特征是产生了一些特殊的织构成分即“稀土织构”。常见的“稀土织构”是在挤压过程中形成的11-21晶向平行于挤压方向和轧制过程中形成的非典型的沿TD方向扩展的织构。“稀土织构”的存在有助于提高室温条件下镁合金的可成形性并降低力学各向异性。