[发明专利]一种细化镁合金板材晶粒的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金板材晶粒细化方法，具体涉及的是一种通过多次循环“冷轧-退火”法细化镁合金晶粒的制备方法。

 

背景技术

镁合金是实用金属中是最轻的合金, 镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。它是实用金属中的比强度最高的金属。镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中，达到轻量化的目的。例如：手机，笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大，在它们的枝撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。镁合金的比重虽然比塑料重，但单位重量的强度和弹性率比塑料高。所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。虽然镁合金的导热系数不及铝合金，但是，比塑料高出数十倍，镁合金用于电器产品上可有效地将内部的热散发到外面。因此可以在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金；电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好，使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。这使得镁合金在手机电话的壳体和屏蔽材料，及通讯材料上得到很好的应用。镁合金比其他金属的切削阻力小，在机械加工时，可以较快的速度加工。在这种背景下，镁合金板带材的发展面临着很好的机遇，镁合金板材在各种镁合金材料中所占的比例逐渐增加。但是，由于镁合金的密排六方结构使得它的塑性成型能力差，并且镁合金的强度低，抗腐蚀性能差，在一定的程度上限制了镁合金的广泛应用。目前，细化晶粒是一种有效的提高镁合金材料成型能力的方法。

近年来在镁合金晶粒细化方面开展了一些研究，主要是通过大变形处理方法如等径角挤压，搅拌摩擦焊，交叉轧制，异步轧制，往复挤压，多向锻造，累积叠轧工艺和道次变形量很大的热轧来使晶粒得到细化。虽然这些方法已被证明能细化晶粒，但很多这样的方法由于其自身工艺的限制，不适合于商业化生产。

发明内容

本发明针对现有技术中细化镁合金晶粒方法的上述不足，其目的是提出一种通过多次“冷轧和退火”处理细化镁合金板材晶粒的制备方法。采用本发明方法可以制备出晶粒尺寸细小、强度高、塑性好的镁合金板材。

本发明的技术方案是：一种镁合金板材细化晶粒的方法，其包括如下步骤：

1、将含有至少一种合金元素的镁合金板，在一定的变形量下冷轧变形，轧制速度为5m/min—60m/min，变形量为5%—20%，使其在晶粒中得到较多的孪晶；

2、将步骤1制备的变形态镁合金板进行退火处理，温度为150—400℃，时间为0.1—1000min，使其发生再结晶；再结晶晶粒会在孪晶界面上形核，能使晶粒得到细化；

3、将步骤2制备的板材继续冷轧变形，本步骤选用的变形量大于步骤1的变形量，轧制速度为5m/min-60m/min，使其晶粒中得到较多的孪晶；

4、将步骤3制备的变形态镁合金板进行退火处理，本步骤选用的退火温度比步骤2的温度低，时间为0.1—1000min，使其发生再结晶，继续细化晶粒；

5、根据工艺需要，重复步骤3、4的操作，最终得到晶粒细小的镁合金板材。

所述镁合金板包括合金元素重量百分比含量在0.1%~10%，通过多次“冷轧变形及适合温度退火”，从而大幅的细化镁合金板的晶粒尺寸。利用该方法制备镁合金板材具有成本低、强度高、塑性好等特点，可广泛应用在汽车、航空航天、通讯、建筑等各个领域。

本发明提到的镁合金板材至少含有一种合金元素，而合金元素的重量百分比含量在0.1%~10%，合金元素为铝、锌、锰、锆、锂、铍、钙、铜、铁、镍、银、锡、锑、钇、钍、硅、铈、稀土元素。

本发明所述合金元素含量用X射线荧光光谱仪测定。

本发明的目的是通过多次“冷变形和退火”的方法细化镁合金板晶粒，晶粒细小的镁合金板材，达到工艺要求的强度、刚度等。

本发明与现有技术的主要区别在于本发明非常适合于大规模生产，利用本发明制备的镁合金板材，具有更细小的晶粒，同时具有更高的强度和塑性，而且生产效率高，操作简单，可使生产成本降低20～30%。产生这种效果的主要原因在于本发明采用多次“冷变形和退火”法等容易实现的操作方法，利用镁合金变形自身的特点，通过静态再结晶，在孪晶界和孪晶片层间形核和长大，从而大幅的细化镁合金板材的晶粒尺寸。