一种宽幅高性能镁合金板材的加工方法技术

一种宽幅高性能镁合金板材的加工方法，工艺流程为：超声波探伤

【技术实现步骤摘要】
一种宽幅高性能镁合金板材的加工方法


[0001]本专利技术涉及有色金属冶炼及加工领域，尤其涉及一种宽幅高性能镁合金板材的加工方法。

技术介绍

[0002]大部分镁合金因其具有密排六方(hcp)结构，塑性变形能力较差，难以进行轧制加工。同时，大多数镁合金又具有较好的铸造性能，使得目前镁合金产品以铸件，特别是压铸件居多，塑性加工产品较少。然而铸件的力学性能不够理想，产品形状尺寸存在一定的局限性且容易产生组织缺陷，导致镁合金的使用性能和应用范围受到很大限制。研究表明，镁合金在热变形后组织得到显著细化，铸态组织缺陷被消除，从而产品的综合力学性能得到提高。而相比锻造、挤压等塑性加工方法，板材轧制加工具有产品规格大，力学性能均匀稳定，适合大批量生产等优点，并且可以通过调整轧制变形和热处理工艺来控制材料的组织和性能，获得较好的综合力学性能，同时可以满足不同场合对镁合金结构件使用性能的要求，扩大镁合金的应用范围。
[0003]一般认为，适合于轧制方法加工的镁合金都是合金化程度较低的常规镁合金，其强度较低，热轧时塑性较好，目前，常规镁合金轧制工艺流程为：镁合金铸造锭坯
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均匀化退火
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超声探伤
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铣面
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锯切
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加热
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热轧
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成品锯切
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表面处理
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成品包装。
[0004]对于ZK61M这样塑性较差的高性能镁合金，因其Zn含量较高(5％～6％)，已经接近Zn在Mg中最高值6.2％的水平，根据Mg
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Zn相图可知，在共晶温度时(约340℃)，存在共晶反应L
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(Mg)+Mg7Zn3，在317～325℃时，Mg7Zn3可发生共析反应L+Mg7Zn3→
MgZn，分解为MgZn相和α
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Mg相。在加热及加工过程中存在硬脆的强化相(Mg7Zn3和MgZn)而导致其塑性较差，对温度比较敏感，用轧制方法进行加工难度较大。
[0005]通过ZK61M铸锭金相分析可知，在基体晶界处存在较多的硬脆的强化相(Mg7Zn3和MgZn)，这些强化相经过均匀化退火可进行一定程度的固溶从而进入基体相，冷却后因脱溶现象会再次析出聚集在晶界处，从而降低合金塑性，在加热轧制时，重新析出的硬脆强化相，容易出现热轧开裂现象，造成轧制成品率偏低。同时，当板材宽度较大时，其边部与中心部位温度差异较大，对于像ZK61M这样塑性较差且对加工温度极为敏感的镁合金，容易产生边部开裂及表面裂纹等问题，难以以轧制加工方式生产出合格的宽幅板材成品；怎样产出合格的ZK61M镁合金的宽幅板材成品，成为长期以来难以解决的技术难题。
[0006]鉴于上述原因，现研发出一种宽幅高性能镁合金板材的加工方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种宽幅高性能镁合金板材的加工方法，极大的减少硬脆的强化相对合金塑性的影响，保证宽幅板材组织与性能的均匀性，同时在全流程生产过程中综合考虑固溶强化和晶粒细化对产品最终性能的影响，以极高的品率生产出适合于工程化生产的宽幅高性能的ZK61M镁合金板材产品。
[0008]本专利技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种宽幅高性能镁合金板材的加工方法，工艺流程为：超声波探伤
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均匀化退火温度加热
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近等温自由锻造制坯
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快速冷却
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热轧加热
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热轧
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二次热轧加热
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人工时效
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成品锯切
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成品包装。
[0009]第一步，超声波探伤：对镁合金铸锭进行超声波探伤，确保其内部无疏松、裂纹的缺陷；
[0010]第二步，均匀化退火温度加热：对锯切后的镁合金铸锭进行加热，加热温度为400
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460℃；加热时间为12
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18h，确保铸锭内MgZn及Mg7Zn3硬脆相充分固溶进基体金属中，同时将锻造用的工装设备加热到400
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420℃，以利于下一步的锻造；
[0011]第三步，近等温自由锻造制坯：铸锭在加热后以较高温度进行多次镦拔的近等温自由锻造，确保铸态组织转变为变形组织，同时细化晶粒，锻造加工后温度不低于400℃；
[0012]第四步，快速冷却：使用水冷或风冷对锻造后的制坯进行冷却，保持制坯的合金处于不稳定的过饱和固溶状态；
[0013]第五步，热轧：冷却后的制坯进行热轧，热轧温度370～400℃，因其组织中硬脆相无较多析出，同时晶粒已经足够细小，坯料具有较好的塑性，能够进行较大加工率的轧制，轧制出一定厚度规格的中间产品；
[0014]第六步，二次或二次以上热轧：根据实际情况进行二次或二次以上热轧，热轧温度370～400℃，经过一定时间的保温后板材边部温度与中心部位温度一致，能够改善板材塑性及组织均匀性，控制终轧温度在300～330℃，终轧变形程度10％～30％，抑制动态再结晶过程，细化晶粒，达到细晶强化效果；
[0015]第七步，人工时效：进行150～180℃的人工时效处理，加热时间为10～15h，经过前述步骤后此时可析出细小弥散分布的强化相，达到弥散强化效果；
[0016]第八步，成品锯切：进行表面处理及成品锯切，锯切出成品规格，
[0017]第九步，成品包装：进行成品检验及包装。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术对所采用的ZK61M镁合金铸锭形状不做要求，可以是圆铸锭，也可以是扁铸锭，均可在进行锻造制坯改善其加工性能后进行后续轧制加工；将均匀化退火工序和锻造加热工序合并，减少了加热工序数量，提升了生产效率，利于工业化大批量生产；在较高温度下进行近等温自由锻造，减少了硬脆的强化相(Mg7Zn3和MgZn)脱溶几率，在较好的塑性温度下进行足够多次镦拔的热变形，将铸态组织变形为加工组织，同时细化晶粒，使得坯料成型性能得到大幅度提高；锻造后快速冷却，使组织保持不稳定的过饱和固溶状态，减少硬脆相析出几率，使得后续变形加工更好进行，减少后续轧制开裂几率；经过二次或二次以上热轧加热，改善板材的塑性，确保宽幅板材轧制时板面温度均匀，从而保证宽幅板材组织与性能的均匀性，减少了轧制边部开裂的几率，从而实现了宽度≤2000mm的宽幅镁合金板材产品的轧制生产；通过对热轧终轧温度的控制，抑制动态再结晶过程，细化轧制板材产品晶粒，达到细晶强化的效果；热轧后进行人工时效处理(T5处理)，通过时效工艺的控制，达到合金塑性与强度的平衡，因前期经过了多次热加工，此时可析出较为细小的强化相，达到弥散强化效果；采用本专利技术的工艺流程后，ZK61M镁合金轧制生产时加工成品率超过60％，达到常规镁合金AZ31B的水平，力学性能得到有效提升，其抗拉强度Rm≥300MPa、屈服强度Rp0.2≥200MPa、伸长率A≥6％，具备了批量化生产宽幅高性能ZK6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽幅高性能镁合金板材的加工方法，其特征在于：工艺流程为：超声波探伤
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均匀化退火温度加热
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近等温自由锻造制坯
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快速冷却
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热轧加热
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热轧
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二次热轧加热
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人工时效
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成品锯切
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成品包装。2.根据权利要求1所述的一种宽幅高性能镁合金板材的加工方法，其特征在于：第一步，超声波探伤：对镁合金铸锭进行超声波探伤，确保其内部无疏松、裂纹的缺陷；第二步，均匀化退火温度加热：对锯切后的镁合金铸锭进行加热，加热温度为400
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460℃；加热时间为12
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18h，确保铸锭内MgZn及Mg7Zn3硬脆相充分固溶进基体金属中，同时将锻造用的工装设备加热到400
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420℃，以利于下一步的锻造；第三步，近等温自由锻造制坯：铸...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宝平，张华乐，谭劲峰，孙永辉，肖瑞雪，
申请(专利权)人：中铝洛阳铜加工有限公司，
类型：发明
国别省市：