镁合金轧制板材应用领域:
1. 航空航天及领域:卫星和登月飞船底座、导弹和火箭的仪表舱壁板、导弹和飞机的尾翼、战斗机副油箱及衬板、海水电池电极片以及其他结构零部件。目前用于航空航天、领域的镁合金板材年消费量约为500t,以镁合金中厚板材为主,厚度一般在4~80mm。
2. 交通运输领域:列车减震地板、蜂窝面板及芯板、座椅骨架、卧铺骨架、车厢壁板、内衬板、物品架、客车行李箱板;汽车前后盖板、汽车门及门夹层板、变速器及离合器盖板、集装箱用板;以及儿童车、摩托车、自行车的相关零部件;镁合金板材在交通运输领域规模化应用前景非常广阔。
3. 3C及家电领域:笔记本电脑、移动硬盘、手机、数码相机、摄像机、电视机、冰箱、音响等电子电器产品的外壳;以及蓄电池、音响音膜、光学眼镜连接、干电池外壳等方面。该领域主要以镁合金薄板为主,其厚度范围一般在0.3~1.5mm,表面质量及冲压性能要求较高。
4. 其他领域:镁合金板材在其他领域主要用于制作泥瓦工工具板、建筑模板、地坪花纹板、运动器材、医疗器械、手动及电动工具等。如印刷行业基板原以铜板、锌板为主,目前已开始大量使用蚀刻及雕刻镁板。以上领域使用镁合金板材多为中板和薄板,厚度范围一般在2~15 mm。纺织机械用针板、振动平台用板、牺牲阳极板目前开始规模化使用镁合金中厚板材,市场需求量稳步提升,以上领域使用的镁合金板材厚度大都在10 mm以上。
镁合金热轧板材的组织主要由孪晶、切变带等变形组织及细小的动态再结晶晶粒组成。动态再结晶是其主要的细化机制。热轧过程中,温度、变形量、变形速率等因素将会影响组织形态与再结晶的发生。具体为:高温促进位错滑移,增加形核率,可提高再结晶组织的比例;高应变速率使位错急剧堆积,应力集中得不到释放,抑制动态再结晶的形核;大变形量增加位错密度,促进再结晶形核。如大应变轧制(large strain rolling)就采用了大变形量来获得更多的细化组织,其晶粒尺寸可达到2μm~3 μm。热轧板材中孪晶等变形组织经过退火后将发生静态再结晶或回复,转化为更多的等轴晶。
研究表明,热轧过程中镁合金将形成强(0002)基面织构,基本特征为(0002)基面平行于轧面(图la)。这种织构由塑性变形过程中基面滑移、锥面滑移共同造成的,一般随着轧制道次的增多和板材厚度的减薄,织构将逐渐增强,当板材轧制到薄板时,形成较强的基面织构。经研究发现,热轧时采用大应变可以降低织构强度,退火也组织构有一定的弱化作用。
镁合金板材冷轧、热轧时多采用恒定的温度,杨平[22]等人利用道次间温度的下降,结合退火,进行了降温轧制。轧制过程中,首阶段温度较高,退火次数少且时间短,采用大压下量降低板材厚度。随着轧制的进行,板材温度下降,采用较小的压下量,延长退火时间,利用静态再结晶和回复细化组织。经试验,通过该种轧制方法可以制成0.3 mm厚度的薄板,且平均晶粒尺寸可达到7μm。
降温轧制开始阶段由于温度较高,加之具有较大的变形量,因而组织中主要发生动态再结晶,生成了大量等轴小晶粒,尺寸约4μm,见图3a。图3c、c、g显示,随着轧制温度的下降,动态再结晶组织成分开始减少,孪晶及切变带开始增多,其中切变带起到了细化组织的作用[23]:切变带内含有大量细小(亚)晶粒,其尺寸不到1μm。这些组织在退火后可长大为较均匀的细小再结晶组织,再进行轧制又能形成扩展的切变带。反复轧制、退火可形成较大范围的切变带区,终退火后形成大范围细晶区。图3b、d、f、h显示,退火使组织发生静态再结晶及晶粒回复,消除了缺陷和变形组织,使组织更加均匀。
降温轧制由于一直处于热轧、温轧范围内(400℃~160℃),室温,因此织构并未出现冷轧时绕TD倾转的双峰基面织构形状。如图4所示,轧制后及退火后均为强基面织构,与其他热轧镁合金强基面织构相似。