[发明专利]一种镁合金板材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金板材的制备方法。 

背景技术

镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1.8g/cm³镁合金左右），比强度高，比弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。 

镁合金是密排六方晶体结构，c/a轴比为1.6236，在室温下仅具有一个滑移面，在滑移面上有3个密排方向，即有3个滑移系，根据多晶体塑性变形协调性原则，要使多晶体在晶界处的变形相互协调，必须有5个独立滑移系，显然，密排六方结构的镁合金不满足该条件。因此，在室温下，镁合金的塑性很低。当变形温度达到225℃时，高温滑移面（棱柱面）被激活，镁合金的塑性有所改善。 

镁及其合金的另一个重要特征是加热升温与散热降温比其他金属都快。因此，在塑性加工过程中，温度下降很快且不均匀，则易发生边裂和裂纹，相对于其它金属材料而言，镁及其合金的热加工温度范围较窄。因此，研究一种可以得到优异的镁合金的加工工艺亟不可待。 

汪凌云（汪凌云，黄光杰，等，镁合金板材轧制工艺及组织性能分析，稀 有金属材料与工程，2007，36（5）：910～913）公开了一种镁合金板材的轧制工艺，但是该方法得到的镁合金的性能仍不够优异，仍无法完全满足实际生产的需要。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种镁合金板材的制备方法，采用本发明所述工艺制备得到的镁合金板材的性能优异，完全可以满足实际生产与应用的需求，并且该工艺简单，生产成本较低，适合规模化生产。 

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案： 

一种镁合金板材的制备方法，包括，熔炼，模铸成型和轧制，所述方法使用的镁合金原料中包含有0.02～0.07wt%的Ca。 

铸锭是将熔化的金属倒入永久的或可以重复使用的铸模中制造出来的。凝固之后，这些锭（或棒料、板坯或方坯，根据容器而定）被进一步机械加工成多种新的形状。将铸锭熔炼，模铸成型和轧制，即可得到镁合金板材。 

镁合金板锭的熔铸质量对板材的加工质量起着非常重要的作用，在实际生产中，欲得到高性能优质的镁合金板材，必须实行铸锭的三化，即熔体纯净化，铸锭晶粒细化，铸锭组织均匀化，以保证铸锭的质量，在三化中晶粒细化是核心。 

在现有镁合金的基础上加入微量的Ca以达到细化Mg-Al系合金的晶粒，改善其成形性能。微量Ca的加入使得凝固过程中固液界面附近的Ca含量相差悬殊，液相的Ca含量远远高于固相中的Ca含量。晶核形成后，原子必须连续进入晶体才能使其生长，固液前沿液相中的高浓度Ca阻碍了Mg原子由液相向固相扩散，从而阻碍晶粒生长，使晶粒细小。 

本发明所述原料中Ca的含量为0.02～0.07wt%，优选为0.025～0.065wt%，进 一步优选为0.03～0.06wt%。所述Ca的含量例如为0.023wt%、0.027wt%、0.032wt%、0.036wt%、0.042wt%、0.045wt%、0.048wt%、0.053wt%、0.058wt%、0.063wt%、0.068wt%。 

优选地，所用原料中包含有0.12～0.15wt%的Sr，优选为0.125～0.145wt%的Sr，进一步优选为0.12～0.14wt%的Sr。所述Sr的含量例如为0.124wt%、0.128wt%、0.132wt%、0.136wt%、0.141wt%、0.144wt%、0.148wt%。Sr的加入也能显著细化晶粒。Sr在凝固过程中的再分配在一定程度上细化了镁合金的晶粒，其细化机制是Sr与Mg或A1形成了金属化合物，这些化合物在凝固过程中起到形核核心的作用，促进非均质形核。 

本发明所述Ca和Sr的加入使得现有铸锭的晶粒尺寸降低到了40～50μm。 

对所述模铸成型后得到的铸锭进行均匀化退火。均匀化退火的进行可以改善铸锭化学成分和组织上的不均匀性，提高其工艺塑性。 

在同一温度下，随着保温时间的延长，枝晶偏析越小；在相同的保温时间下，退火温度越高，其枝晶偏析也越小。虽然提高退火温度和延长保温时间，均能减少枝晶偏析，但是退火温度对枝晶偏析的影响较大。