轧制是生产镁合金板材的主要方法之一,可灵活生产不同厚度和宽度的板材。轧制是塑性成形方法中制备镁合金板材经济有效的方法,轧制过程可以细化晶粒,改善组织并显著提高合金的力学性能,多年来已经发展了许多种轧制技术。然而,目前镁合金板材轧制技术还不成熟,轧后板材各向异性高,冲压成形性差,边缘开裂严重,材料利用率低,因此,需要通过研究镁合金板材的轧制方法来促进镁合金发展。
镁及镁合金具有密度小、比强度和比高度高、导电性和导热性好、电磁屏蔽能力和减震能力强、机加工性能好以及易回收等一系列的性能,被认为是“21世纪具有发展前途的绿色金属材料。长期以来,镁及镁合金被广泛地应用于航空航天、电子、电器、汽车等领域,能够有效地减轻结构件的重量,节约能源和减轻环境污染。
执行标准:
镁及镁合金板、带材执行标准:GB/T 5154-2010
变形镁合金执行标准:GB/T 38714-2020、GB/T 5153-2016、ASTM B107/B107M-13
近些年来,航空、航天、汽车、3C产品以及等领域对镁合金的需求不断增长,对其力学性能的要求也不断提高[1-2],传统铸造镁合金已经渐渐无法满足要求。这种情况下,采用挤压、轧制、锻造等塑性加工工艺生产的变形镁合金产品,由于具有更好的力学性能、多样化的结构而越来越受到重视[3-4]。其中,轧制作为镁合金塑性加工的重要手段得到了长足的发展,产生了多种轧制方法。这些轧制方法主要通过两个途径来提高板材性能:(1)细化晶粒提高塑性[5-6]。研究表明,晶粒尺寸小于10μm时,镁合金将体现出良好的超塑性[7-8];(2)降低织构强度,减小各向异性程度[9-10]。镁合金板材各向异性程度高,力学性能(如抗拉强度和延伸性能)不平均,通过控制织构降低各向异性程度,可有效的提高板材性能。
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。
镁合金轧制是大规模工业化生产镁合金材料的重要手段,长期以来,由于镁合金板材变形性能不好,限制了镁合金板材的应用。通过对不同轧制方法的研究,有助于找到控制板材组织及织构的有效方法,使其既能得到细化组织产生超塑性,又能降低织构强度使各方向性能更加平均。从而大大的改善板材的变形性能,使镁合金板材得到更加广泛的应用。
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