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      淺談AZ 31鎂合金水平連鑄板材軋制工藝研究

      2016-12-01 07:55:33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
      山東工業(yè)技術(shù) 2016年3期

      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

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