淺談AZ 31鎂合金水平連鑄板材軋制工藝研究

江　南（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心,廣州　510530）

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淺談AZ 31鎂合金水平連鑄板材軋制工藝研究

江南
（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心,廣州510530）

摘 要：在航空航天、汽車、火箭生產(chǎn)等多領(lǐng)域被運(yùn)用到的鎂合金材料，成為炙手可熱的現(xiàn)代結(jié)構(gòu)材料。本文就應(yīng)用最多的鎂合金AZ31的連鑄板材的軋制工藝，進(jìn)行研究淺論。

關(guān)鍵詞：AZ31鎂合金；軋制工藝；鑄板材

0　引用

結(jié)構(gòu)材料中，質(zhì)量最輕的材料是鎂合金，它的運(yùn)用已經(jīng)擴(kuò)展到了航空領(lǐng)域，還有電子通訊、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。只有不斷鍛造以及軋制鎂合金，使其發(fā)生變形，才能擁有更好的力學(xué)性能。

1　AZ31鎂合金軋制板材及特點(diǎn)

1.1影響鎂合金發(fā)展和應(yīng)用的板材特點(diǎn)

鎂合金板材軋制成形，主要存在以下幾個(gè)特征：

其一，鎂合金在室內(nèi)常溫下，其變形性能會(huì)大大降低，在軋制中不會(huì)輕易導(dǎo)致斷裂和變形現(xiàn)象的發(fā)生；

其二，鎂合金的板材的軋制大都是傳統(tǒng)的對(duì)稱軋制，軋制之后，板材存在著向異性，非常不利于后期的加工；

其三，鎂合金軋制道次比鋁要小很多，上產(chǎn)效率并不高[1]。

由于這些特點(diǎn)，很多專家學(xué)者對(duì)如何讓改善鎂合金的軋制工藝和技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，對(duì)當(dāng)前的鎂合金軋制工藝的性能和基本原理等金鄉(xiāng)了總結(jié)，對(duì)今后的鎂合金板材的軋制做出了鋪墊。

1.2AZ31鎂合金軋制的工藝

在鎂合金的鑄造過程中，形成氧化、粗大晶粒、溶劑夾渣等，鎂合金中類似柱狀晶體和金屬化合物的存在，會(huì)嚴(yán)重影響其鑄錠的質(zhì)量，從而影響了鎂合金板材軋制的質(zhì)量和應(yīng)用。由此看來，對(duì)鎂合金板胚的制備工藝以及均勻化退火對(duì)板胚軋制性能的研究，是非常有必要的。經(jīng)過半鑄的方法來獲得AZ31鎂合金的板胚，來分析板胚的化學(xué)成分和組織，從而研究板胚均勻化熱處理，談?wù)揂Z31鎂合金板胚的質(zhì)量問題，為今后完善鎂合金板材軋制工藝提供可參考數(shù)據(jù)[2]。

2　鎂合金軋制的工藝參數(shù)

2.1鎂合金AZ31軋制中受到的溫度影響

以AZ31鎂合金為主要研究對(duì)象，沿板材橫截面取小樣，研究板胚組織的形狀樣貌，通過顯微鏡觀察，可以發(fā)現(xiàn)鎂合金板胚邊緣的基礎(chǔ)組織是細(xì)小的晶體，有別于板胚內(nèi)部中心的粗大晶體。造成這種情況的原因，是由于板材的冷卻速度不同。

在實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中，軋輥必須先預(yù)熱，如果不預(yù)熱，在軋制過程當(dāng)中，板材很容易發(fā)生邊裂，形成各種裂紋。另一方面，軋輥溫度過低，就會(huì)使板材合金的使用性能大大降低。因此在進(jìn)行軋制作業(yè)之前，要對(duì)軋輥預(yù)熱，預(yù)熱溫度通常要達(dá)到160攝氏度左右。并且在軋制環(huán)節(jié)中，要使軋輥溫度保持在200攝氏度至250攝氏度之間即可。

2.2軋制中重要的參數(shù)

鎂合金板材軋制變形的量和軋制過程的速度，是控制軋制效率的重要參數(shù)。如果鎂合金板材有過大的變形量，那么就會(huì)使板材邊緣發(fā)生裂開變。了有效控制這一變量，需要對(duì)板材實(shí)施躲到軋制程序。采用冷軋制，那么AZ31鎂合金變形量最大能夠達(dá)到20%。但是通常會(huì)使用道次壓下量以及退火工藝來進(jìn)行操作，使變形量能夠小于25%。

根據(jù)相關(guān)研究資料表明，當(dāng)板材在溫度很高的條件下進(jìn)行打壓下量的軋制，那么變壓制成為讓AZ31鎂合金具有細(xì)小晶體的制備工藝。鎂合金應(yīng)變速率與塑性之間的關(guān)系非常密切，在數(shù)理中成反比關(guān)系。也就是當(dāng)應(yīng)變速率增長，那么塑性就會(huì)降低。所以，在板材軋制的過程中，要對(duì)軋制速度進(jìn)行控制，并且對(duì)鎂合金板材控制的速度要低于其他材質(zhì)。換而言之，控制這一參數(shù)，不僅是為了板材軋制的性能不受到熱效應(yīng)的控制和影響，同時(shí)也是為了提高軋制板材的質(zhì)量。所以，軋制速度控制在0.5m/s為宜，速度可隨軋制程序加快，但不能超過2.5m/s。

近年來，鎂合金板材軋制使用的大都是溫軋板或者熱軋板。即便如此，在軋制的過程中仍然存在許多需要完善的地方。比如，溫度太高容易影響板材形狀，并且致使板材表面粗糙；在中高溫的情況下，鎂合金的性能會(huì)降低，這中情況下，軋制厚度低于1mm的話，那么薄板就容易形成皺紋或波紋，還可能發(fā)生撕裂。因此，采用冷軋制工藝能夠有效地彌補(bǔ)以上問題，從而使鎂合金板材性能得到提升，把握板材尺寸精準(zhǔn)度。

3　鎂合金AZ31軋制的方式

3.1軋制的特殊工藝

為了控制軋制壓力在合理的范圍內(nèi)，并且使板帶加工效率得到進(jìn)一步提升，形成了一種新型的軋制工藝，也就是異步軋制。這一工藝產(chǎn)生的時(shí)間比較長，在上世紀(jì)初期，德國就開研究并應(yīng)用。而目前，這一工藝也被廣泛地應(yīng)用在精密帶材軋制和薄帶平整等多種均整矯直工藝當(dāng)中。

通過有效地應(yīng)用異步軋制工藝來軋制鎂合金板材，可以讓內(nèi)部晶體組織更細(xì)化，提升力學(xué)性能。研究表明，當(dāng)軋制條件相同，使用常規(guī)的軋制，板材內(nèi)存在很大的晶體；使用異步軋制，會(huì)讓板材內(nèi)的晶體會(huì)變的細(xì)小和均勻。這說明異步軋制有利于讓板材內(nèi)的晶體再結(jié)晶，讓鎂合金材料內(nèi)的晶體細(xì)化和等軸化。這中差異的形成，是因?yàn)槌?huì)軋制和異步軋制過程中，應(yīng)力變化和金屬流動(dòng)的特點(diǎn)所決定的。

3.2提升AZ31鎂合金軋制效率的措施

鎂合金作為最輕的一種金屬，不僅具有較高的強(qiáng)度，而且剛性足。所以在軋制中，影響軋制效率的因素主要有溫度、速度以及熱處理等。所以在軋制中要對(duì)這些因素進(jìn)行控制，然后進(jìn)行多道次壓下量小的軋制處理。一般通過兩種途徑來改善軋制成形。一是調(diào)整軋制工藝和方式，二是控制軋制溫度。

在進(jìn)行AZ31B鎂合金的研究時(shí)，將開軋溫度控制在450℃至460℃之間，將終軋溫度控制在260℃至300℃之間，能夠使板材性能得到理想的控制。另外，需要注意的是在相同變量下，軋制溫度越高，就會(huì)降低板材硬度，所以將溫度控制在330℃，得到的板材綜合性能最佳。

4　結(jié)束語

鎂合金的軋制方式以及工藝參數(shù)對(duì)于鎂合金板材的性能與組織構(gòu)造有著非常密切的關(guān)聯(lián)，所以在軋制中，要對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行深入分析，并選擇適合的溫度實(shí)施軋制，從而控制板材的成型以及提高板材的性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]張青來,郭海玲,Bondarev A B,Bondarev B I,韓偉東,周婭莉,孫毓蔚.AZ31B變形鎂合金板坯的組織與性能研究[J].金屬熱處理,2011,8(07):24-28.

[2]張丁非,方霖,劉郭平,戴慶偉.鎂合金板材軋制技術(shù)與工藝的研究進(jìn)展[J].兵器材料科學(xué)與工程,2010,10(05):96-102.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.003