1、 通過老師指導，補充了目錄5（軋制鎂合金缺陷）和目錄6（目前市面上生產鎂合金板的常用方式）4薄板軋制工藝3軋制方法21鎂合金的應用軋制工藝參數C O N T E N T S目目錄錄錄5軋制鎂合金缺陷6市面上生產鎂合金板的常用方式 鎂能與鋁、鋅等組成很有工業價值的實用合金，具有很高的比強度與比剛度、有相當高的導熱性與導電性、無磁性、并有優異的尺寸穩定性與良好的能量吸收特性24，是制造抗振零件的良好材料。由于這些特性，使得鎂合金作為一種結構材料，在航天航空、交通運輸工業、3C產業、國防軍工、光學儀器、以及家用電器等領域57中有十分廣泛的用途。 2.1 2.1 軋制溫度軋制溫度 溫度溫度對于鎂合金塑

2、性變形能力具有很大影響對于鎂合金塑性變形能力具有很大影響。當。當變形溫度達到變形溫度達到 225225時，時， 其棱柱面滑移系和其棱柱面滑移系和錐面滑移系錐面滑移系會被激活，此時鎂合金的塑性能夠有會被激活，此時鎂合金的塑性能夠有所改善所改善。當。當溫度再次升高時，溫度再次升高時， 組織通過動態再結晶過程使組織通過動態再結晶過程使晶粒晶粒細化，從細化，從而提高其力學性能。但是，如果溫度過高而提高其力學性能。但是，如果溫度過高，表層，表層金屬的嚴重氧化會導致表金屬的嚴重氧化會導致表面質量大幅下降。面質量大幅下降。 因此因此， 確定合理的軋制溫度對板材成材率的提升有確定合理的軋制溫度對板材成材率的提

3、升有很很大大意義。意義。 在在 300300、330330、360360下分別對下分別對AZ31AZ31鎂合金鎂合金進行軋制，發現隨著進行軋制，發現隨著軋制溫度升高軋制溫度升高，2.軋制工藝參數 由于再結晶晶粒的長大使得板材硬度逐漸下降。由于再結晶晶粒的長大使得板材硬度逐漸下降。 從綜合性能來從綜合性能來考慮，考慮，330330是較為合適的軋制溫度。是較為合適的軋制溫度。 Prez-Prado6-7Prez-Prado6-7和和Fatemi-Fatemi-VarzanehVarzaneh等等人在一定溫度下對鎂合金嘗試進行大變形量軋制，在人在一定溫度下對鎂合金嘗試進行大變形量軋制，在 30030

4、0及以上軋制時，而在常溫軋制時，單道次極限變形量只有及以上軋制時，而在常溫軋制時，單道次極限變形量只有 2222% %。 可見鎂合金的大變形軋制可以通過提高溫度來實現。可見鎂合金的大變形軋制可以通過提高溫度來實現。2.2 變形量 在鎂合金軋制過程中， 變形量是一個很重要的參數。 變形量大了， 容易引起應力集中致使板材開裂。 變形量小了，生產效率又很低且影響質量。 目前大多以多道次小壓下的方式進行， 即每道次壓下量不超過 5%，45 道次冷軋累積變形量達 15%20%后進行中間退火。 近年來，學者發現在較高溫度下也可進行大變形軋制。 Kim等人在研究異步軋制對鎂合金軋制過程的影響時發現， 在 2

5、00和上下輥速比 31時，能夠實現 60%的單道次變形量。 造成這一現象的主要原因在于孿生和再結晶兩種變形機制在變形時消耗大量變形儲能， 降低了晶界處應力集中程度，抑制了裂紋的產生，從而使軋制過程得以順利進行。2.3 軋制速度 當當應變速率提高時鎂合金的塑性是下降的，應變速率提高時鎂合金的塑性是下降的，因此因此鎂合金板材軋制的鎂合金板材軋制的速度相對于其他合金來說是速度相對于其他合金來說是較低較低的。的。KohUtsunomiya12KohUtsunomiya12等學者在一定溫等學者在一定溫度下對度下對鎂合金鎂合金進行高速軋制，進行高速軋制， 結果表明當軋制速度達到結果表明當軋制速度達到 3m

6、/s3m/s后后，每道，每道次的壓下量能夠達到次的壓下量能夠達到 50%50%，甚至在常溫，甚至在常溫下軋制下軋制也不開裂。也不開裂。 主要的原因是主要的原因是由于高速軋制時由于高速軋制時軋輥和軋輥和軋件接觸時間很短，溫度損失少，甚至由于軋制軋件接觸時間很短，溫度損失少，甚至由于軋制過程過程中的高速變形所產生的大量變形熱導致變形中的高速變形所產生的大量變形熱導致變形升溫從而升溫從而保證了軋制能保證了軋制能夠保持在一定溫度，夠保持在一定溫度， 從而提高從而提高了軋制了軋制成形能力。成形能力。2.4 退火處理 鎂合金板材在軋制過程中會產生大量孿晶，產生嚴重的加工硬化現象， 需要進行退火處理。 退火

7、的過程實際上是再結晶的過程， 如果想獲得理想的綜合性能，退火溫度應處于完全再結晶的溫度范圍。退火溫度過高會造成再結晶晶粒的長大， 反而會降低鎂合金的性能。退火溫度在 150，保溫時間在 30min時， 板材尚未開始進行再結晶。 當熱處理溫度在250300時發生完全再結晶， 得到的板材平均晶粒尺寸約為 5m；當熱處理溫度超過 350時板材再結晶組織粗大。 退火時間對板材性能也有較大影響，隨著退火時間的延長，再結晶行為使得板材組織更加細小均勻，形變強化進一步消除，同時有產生新的滑移系的趨勢，塑性加工性能進一步改善。但當保溫時間達到 120min 時，對組織幾乎沒有影響，說明在此時間以前再結晶已經全

8、部完成。 研究中表明，軋后退火改善了組織與織構，等軸晶變得更加細小均勻，在 300保溫60 min 退火時得到的綜合力學性能最佳。3.1鑄錠熱軋開坯生產工藝 熔煉鑄造銑面均勻化加熱熱軋剪切下料加熱溫軋表面清洗剪切下料中間退火精軋成品退火精整表面處理包裝入庫。該生產工藝的優點是能夠生產出寬幅中厚板，組織性能比較好，可以大規模連續化生產幾乎所有品種的鎂合金，產品覆蓋高、中端市場 ；缺點是生產流程長、投資和生產成本相對高，較難實現低成本鎂板產品的推廣應用，長規格鑄錠由于軋制設備的限制無法實現換向軋制，鎂合金板材尤其是薄規格 沖壓產品各向異性比較明顯。目前，利用該工藝生產的企業主要有中鋁洛銅、西部鈦業

9、、營口銀河、重慶奧博等公司。厚板僅需要進行一次或二次熱軋，中板采用二次熱軋+溫軋，薄板采用二次熱軋+溫軋+冷軋。（工藝圖）熱軋開坯的鎂合金板AZ40M鎂合金板3.2錠坯+擠壓工藝+溫軋生產工藝 該生產工藝的主要特點相比于熱軋開坯來說，增加了擠壓工藝過程，這有利于消除合金的各向異性、提高鎂合金薄板帶的沖壓性能。但因受設備與工藝的影響，其產品寬度受限（一般在600毫米以下），無法生產厚板產品，生產成本較高且生產連續性不強，適合中小規模尤其是小規格鎂合金薄板的生產。利用該工藝生產的企業主要有洛陽華凌鎂業、山東華盛榮鎂業等公司。3.3雙輥鑄軋（或連鑄連軋）生產工藝 熔煉合金化凈化分配器鑄軋后續軋機溫軋

10、剪切下料矯直精軋精整表面處理成品包裝。該工藝的優點是投資及生產成本低，生產工藝流程短，可低成本推廣鎂合金板帶產品 ；缺點是鎂合金板帶成品寬度受到限制（一般在650毫米以下），產品組織性能不高、生產工藝不穩定、合金品種受限 ；適合于中小規模生產，產品適合中低端市場，以民用為主。目前，利用該工藝生產的企業主要有山西聞喜銀光、福州華鎂、洛銅等公司。在鑄軋帶坯后續生產方面，仍采用塊式法溫冷軋。 采用水平布置采用水平布置的鑄嘴將液態鎂合金均勻地送人的鑄嘴將液態鎂合金均勻地送人1 1對上下或傾斜布置的對上下或傾斜布置的等徑等徑鑄輥之間鑄輥之間, ,而得到鎂合金板坯而得到鎂合金板坯, ,供后續加工處理。板坯

11、厚度供后續加工處理。板坯厚度約為約為7 7一一10,10,寬度可根據后續軋制的需要進行調整寬度可根據后續軋制的需要進行調整, ,可可達到達到700700 以上。因此以上。因此, ,采用采用該技術可使液態鎂合金直接成形該技術可使液態鎂合金直接成形為為710710 的薄板坯的薄板坯, ,經適當熱處理后進行經適當熱處理后進行軋制而得到需要軋制而得到需要厚度的厚度的鎂合金薄板帶鎂合金薄板帶, ,大大縮短板帶材加工的生產流程大大縮短板帶材加工的生產流程, ,降低生產降低生產成本。圈成本。圈1 1水平式雙輥鑄軋工藝示宜水平式雙輥鑄軋工藝示宜圈圈nglngl及七圖及七圖.tic.tic川留川留h,tih,t

12、i傭成加州比粗回姍加耐傭成加州比粗回姍加耐l l。時。時峋德國蒂森鋼鐵公司峋德國蒂森鋼鐵公司在弗萊堡的鎂板制造在弗萊堡的鎂板制造公公司已采用水平雙輥鑄軋技術制備出了厚度為司已采用水平雙輥鑄軋技術制備出了厚度為5656的重量超過的重量超過4t4t的鎂合金的鎂合金板坯。澳大利亞板坯。澳大利亞CSIROCSIRO公司也采用該技術生產出了寬公司也采用該技術生產出了寬1006010060。4. 4.薄板軋制工藝薄板軋制工藝厚2.3一5的鎂合金板材,合金種類包括AZ31、AZ61、AM60和A291,并可成卷.可見,水平雙輥鑄軋技術制備鎂合金薄板坯技術在國外已接近實現工業化。 立式雙輥連鑄(如圖2所示)將

13、鎂合金液體注人到水平布置的等徑鑄輥之間而形成薄板坯,是一種很又發展前途的雙輥薄帶連鑄技術。目前大量的研究集中在鋼鐵材料的薄帶連鑄上,已進人工業化應用階段(如美國的Castrip和歐洲的Euors-triP)， 且最高鑄速已達到150m/min,而鎂合金薄板坯立式雙輥鑄造技術的研究和開發才剛起步。組織的細化使強度和塑性增加;采用立式雙輥連鑄制備了MglA系列合金薄片,研究表明由于細小的晶粒和均勻的組織導致合金強度、硬度、抗腐蝕性能均大大提高。以上鎂合金立式雙輥連鑄工藝在澆鑄過程中，基本上未形成穩定的熔池,不是生產連續的薄帶,而是生產鎂合金薄片或片屑。該工藝要最終獲得板帶材,還需經過以下加I月幾藝

14、流程:片屑粉碎真空熱壓熱擠壓或軋制成板材或帶材。該工藝過程復雜,工藝流程長,成本高,不適合用于制備量大面廣的3C產品。制約鎂合金板材發展的因素很多，但最主要還是鎂的滑移系少、室溫塑性變形能力差，只有溫度升高到220以上時，鎂合金才能獲得較好的變形能力。因此，鎂合金熱加工過程中往往需要進行多次加熱。與擠壓件和鍛件生產相比，鎂板的軋制難度更大，主要體現在軋制過程中板材易產生裂紋、產品存在各向異性、道次壓下量小、生產效率低、成品率低等方面，但以軋制方式生產板材產品是鎂合金大規模開發和應用的重要標志。軋制成型更是由于在工業中易于生產大規模型材等獨到優勢而成為人們研究的熱點。 但是由于鎂合金密排六方結構

15、的這一自身特點， 使其面臨著獨立滑移系少所導致的塑性成形能力差的問題；同時比熱容較小使得軋制過程中的溫度變化大和分布不均，易于出現裂紋和卷曲等缺陷，這些原因所造成的軋制成材率較低， 致使軋制工藝難以生產大量合格的鎂合金型材。 而近年來很多鎂合金生產企業、科研機構、設計院相關技術人員都在考慮利用鋼鐵行業成熟使用的爐卷軋機進行鎂合金熱溫軋板帶的卷式法生產，主要是考慮到爐卷軋機能夠在加熱或保溫狀態下能夠實現熱變形溫度范圍窄、軋制容易開裂金屬的卷式法生產。而且一些生產企業已經在爐卷軋機上實現了有色金屬板帶如鈦及鈦合金的試驗性軋制及工業化批量生產。但截至到目前，世界范圍內還未有以熱軋開坯方式在爐卷軋機上

16、實現熱溫卷式法軋制的試驗、試軋或生產的實踐和報道。而“爐卷狀態”下溫軋鎂合金帶材的試驗、試制僅局限在來料為鑄軋帶坯時。國 內 重 慶 市 應 用 技 術 有 限 公 司 和 鎂 合 金 生 產 企 業 合 作 ， 利 用300800/650780毫米四輥不可逆簡易爐卷軋機對雙輥鑄軋帶坯進行熱溫軋制進行鎂合金薄板帶的生產，年產量約50噸。山西聞喜銀光鎂業集團利用在傳統冷軋機組左右卷取機上加保溫罩的方式對該公司生產的600毫米寬度鑄軋帶坯進行溫冷軋加熱減薄軋制。在國外，美國法塔亨特公司2010年設計制造了一套類似于鋼鐵行業使用的爐卷軋機中試生產線，該公司和橡樹嶺國家實驗室、英國伊利可創鎂業公司進行

17、合作對鎂合金板帶進行熱溫軋卷式法生產，并實現了來料厚度12.7毫米以下、寬度250毫米以下的鑄軋卷的試驗性軋制，值得注意的是，該中試線核心部件左右卷取加熱爐與鋼鐵行業最大的不同是能實現整卷上、卸料，也就意味著加熱爐罩和卷取機具備分離進而實現在/離線模式，其相關開卷取輔助設備也相對復雜。同時，法塔亨特公司認為，爐卷狀態熱溫軋不僅適用于來料為鑄軋帶坯，也可以進行鑄錠熱開坯后的連續化卷式法生產，但公司并未進行該項工藝的實踐。另外，國內外有色金屬加工及設備研制相關專家和技術人員也在考慮能否采用在鋁、銅、鋅等有色金屬板帶生產領域使用的哈茲列特生產工藝和裝備進行鎂合金薄板帶的生產，但目前來說，這只是一個概

18、念和想法8。利用爐卷軋機對鎂合金鑄錠進行熱軋開坯減薄后進而實現左右爐卷保溫或補熱狀態下連續帶式法軋制的最大難點為 ：不同于鋼卷在厚度2025毫米就可以進行卷取軋制，生產實踐表明，鎂板帶在48毫米厚度才可能實現熱溫卷取連續軋制，如果工業化批量生產的話，其厚度更應該嚴格限制到4毫米左右。而實際上鎂合金板帶熱軋至46毫米時，就需要待溫進行第二階段溫冷軋或者是下線進行表面氧化缺陷層的去除后再加熱溫軋。同時，考慮到鑄錠尺寸、料卷規格、板帶長度、溫降、機組配置等，如無技術突破，無論從生產成本考慮還是軋制及溫控技術的復雜性方面爐卷軋機以熱軋開坯方式進行連續卷式法生產都面臨較大的考驗及難度。但爐卷狀態下對鑄軋料卷進行生產（鑄軋來料厚度一般在68毫米），優勢還是非常明顯，也具備產業化生產的可能，關鍵為左右卷取加熱爐的設備設計必須能夠滿足工藝生產需求，同時，雙輥鑄軋也需突破帶坯寬度的限制雖然AZ31板料在高溫下有較好的拉深成形能力,但其極限拉深比只有2.5左右,僅依靠改變變形溫度無法獲得更大的拉深比。如想進一步提高鎂合金板料的拉深成形能力,需運用其他的相關技術來實現,如動態壓邊力技術、差溫拉深技術、液壓成形