轧制是生产镁合金板材的主要方法。轧制用镁合金坯料可以是铸坯、挤压坯或锻坯。锭坯在轧制前需进行铣面，以除掉表面缺陷。对于塑性加工性能较好的镁合金而言，可以直接采用铸锭进行轧制，但为了提高其变形能力，在轧制前需进行均匀化或固溶处理，目的是使第二相充分溶解，合金的成分和组织更加均匀，从而减小轧制过程中因不均匀变形所导致的材料内部的附加应力。对于塑性加工性能较差的镁合金，铸锭直接轧制较为困难，此时可以采用挤压坯或锻坯进行轧制。轧制温度是镁合金轧制时重要的工艺参数。轧制温度对镁合金板材组织性的影响，其实质是通过对轧制时的塑性变形机制和动态再结晶过程的影响而实现的。当在较低的温度下进行轧制时，孪生是其中主要的塑性变形机制，形变组织中会产生密集的孪晶。此时因温度较低而不能发生动态再结晶，晶粒不能在变形过程中得到细化，结合后续的退火处理使其发生静态再结晶才能细化晶粒。热轧时，塑性变形在再结晶温度以上进行，在变形的同时伴随着再结晶的发生，初始的大晶粒可以通过再结晶而细化，使合金的力学性能提高。
镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、导电和导热性能好、无磁性、屏蔽性好和等特点,同时也具有易于回收、可再生利用和环境友好等性能,因而镁合金材料被誉为“21世纪的绿色结构材料”,在、航空航天、交通工具、机械电子及3C电子产品等领域具有广阔的应用前景[1].
按照加工方法,镁合金可以分为铸造镁合金和变形镁合金.铸造镁合金与变形镁合金相比,其制备技术相对成熟,但产品力学性能明显比变形镁合金差,产品尺寸、形状存在一定的限制,且容易产生组织缺陷,导致应用范围受到很大的限制.因此,变形镁合金的研究和生产已经成为镁工业发展的一个重要方向.
近年来,镁合金板带材的生产和研究成为镁合金行业主要的热点.但与常用的钢铁、铜、铝等金属相比,镁合金板带材在合号、生产技术、工业产量、市场应用、研究开发和工艺数据等方面存在较大差距,还处于规模开发与市场应用的初级阶段[2].
制约镁合金板材发展的因素很多,主要的是镁的滑移系少,室温塑性变形能力差,只有温度升高到220 ℃以上时,镁合金才能获得较好的变形能力.因此,镁合金热加工过程中往往需要进行多次加热.与挤压件和锻件生产相比,镁板的轧制难度更大,主要体现在轧制过程中板材易产生裂纹、产品存在各向异性、道次压下量小、生产效率低、成品率低等方面,但以轧制方式生产板材产品是镁合金大规模开发和应用的重要标志.
镁合金板带材3种生产工艺流程及其特点:
(1) 双辊铸轧(或连铸连轧)生产工艺:熔炼→合金化→净化→分配器→铸轧→后续轧机温轧→剪切下料→矫直→精轧→精整→表面处理→成品包装.该工艺的优点是投资及生产成本低,生产工艺流程短,可低成本推广镁合金板带产品;缺点是镁合金板材成品宽度受到限制(一般在650 mm以下),产品组织性能不高、生产工艺不稳定、合金品种受限.适合于中小规模生产,产品适合中低端市场,以民用为主.
目前,利用该工艺生产的企业主要有山西闻喜银光、福州华镁、中铝洛铜等公司.在铸轧带坯后续生产方面,仍采用块式法温冷轧.
(2) 锭坯+挤压工艺+温轧生产工艺:该生产工艺的主要特点相比于热轧开坯来说,增加了挤压工艺过程,这有利于消除合金的各向异性、提高镁合金薄板带材的冲压性能.但因受设备与工艺的影响,其产品宽度受限(一般在600 mm以下),无法生产厚板材,生产成本较高且生产连续性不强,适合中小规模尤其是小规格镁合金薄板材的生产.
利用该工艺生产的企业主要有洛阳华凌镁业、山东华盛荣镁业等公司.
(3) 铸锭热轧开坯生产工艺:熔炼→铸造→铣面→均匀化→加热→热轧→剪切下料→加热→温轧→表面清洗→剪切下料→中间退火→精轧→成品退火→精整→表面处理→包装入库.该生产工艺的优点是能够生产出宽幅中厚板,组织性能较好,可以大规模连续化生产几乎所有品种的镁合金,产品覆盖高、中端市场;缺点是生产流程长、投资和生产成本相对高,较难实现低成本镁板材产品的推广应用,长规格铸锭由于轧制设备的限制无法实现换向轧制,镁合金板材尤其是薄规格冲压产品各向异性比较明显.
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