[发明专利]一种镁合金板材细晶化控边裂轧制方法

说明书

本发明具体涉及一种镁合金板材细晶化控边裂轧制方法，属于金属材料加工技术领域。针对目前在用镁合金板材轧制存在：边部裂纹造成的成材率低；轧机、衬板损伤较大，使生产成本大幅增加；板材内部晶粒细化效果不明显等缺陷。发明了该轧制方法，包括：预制轧制方向边部凸度、异步交叉轧制预制凸度板材、大压下连续纵轧、交叉宽展精轧等。本发明提供了一种能够有效弱化镁合金板材边部裂纹萌生及细化晶粒的轧制方法，所述镁合金板材细晶化控边裂轧制方法，将已在镁合金轧制成型过程得到应用的宽展轧制、异步轧制、预制凸度轧制、交叉轧制进行复合优化。为提高成材率、细化晶粒、促进镁合金板材规模化应用提供技术保障，具有广阔应用前景。

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种镁合金板材细晶化控边裂轧制方法。

背景技术

镁在地壳中储量丰富，符合现代工业轻量化的发展目标，金属合金化可提高其综合性能，镁合金兼具镁的轻量和合金化的性能改善，镁合金大变形加工后其力学性能可得到显著改善，而轧制是一种高效便捷的大变形方法，但是由于镁合金特殊的密排六方金属结构导致其滑移系启动困难困难，且由于镁合金本身散热较快导致边部金属温度低于中部，使得其在轧制过程板材边部受到较大拉应力作用，导致镁合金板材在大压下轧制时边部产生缺陷及宏观裂纹，造成了板材成材率低、生产成本变大等问题，严重阻碍了镁合金产业化应用的技术障碍之一。为此有学者提出异步轧制、交叉轧制、衬板轧制、预制凸度轧制等方法，但始终无法兼具细化晶粒、弱化边裂、低加工成本等需求。

异步轧制、交叉轧制、衬板轧制、预制凸度轧制等方法均对镁合金板材轧制有一定积极作用。然而这些轧制方法不同程度存在以下突出问题：①边部裂纹控制效果不明显，板材成材率提高不到10％；②如交叉轧制过程，对轧机要求较高，单道次压下量较低，且无法轧制长度较长的板带；③如衬板轧制过程，对轧机衬板损伤较大，导致生产成本大幅提高；④对镁合金板材内部晶粒细化效果不明显等。

因此，本发明针对上述镁合金板材轧制过程面临的瓶颈问题开发出一种镁合金板材细晶化控边裂轧制方法，对提高成材率、细化晶粒、促进镁合金板材规模化应用具有重要的意义。

发明内容

针对镁合金板材轧制成型目前存在的问题，本发明目的是提供一种能够有效弱化镁合金板材边部裂纹萌生及细化晶粒的轧制方法，所述镁合金板材细晶化控边裂轧制方法，将已在镁合金轧制成型过程得到应用的宽展轧制、异步轧制、预制凸度轧制、交叉轧制进行复合优化，基本工艺流程如图1所示，并明确给出异步轧制阶段上下辊转速比范围及交叉轧制路径。通过在交叉轧制前板材边部通过立轧或锻压预制凸度，预制凸度侧压下量由式（1）确定，增加边部金属单位面积内可变形量来弱化边部因为温降过快导致变形能力差与板材中部产生的拉应力峰值；在交叉轧制过程中均采用异步轧制工艺，使得板材晶粒明显细化，同时由于边部金属堆积量更多导致其晶粒细化效果更加明显，在后续轧制过程中边部变形能力得到大幅提高；由于采用交叉轧制工艺使得材料各向异性缺陷得到弱化，显著提升其后续变形能力，使得其总成材率提高25％以上，且板材边部力学性能与中部趋于一致，因而为镁合金板材产业化应用提供技术支持，

（1）

式中，△h1为平轧压下量，△h2为立轧侧压下量，h为初始板厚，△b为宽展变形宽度，ξ为调整系数，取值约为1.1～1.2。

本发明包括：预制轧制方向边部凸度、异步交叉轧制预制凸度板材、大压下连续纵轧、交叉宽展精轧等四大步骤，具体发明过程如下。

⑴预制轧制方向边部凸度，如图2所示：在轧件进行异步交叉轧制前将其沿轧制方向边部先利用立辊轧制或锻压方式预制边部凸度，边部立轧或锻压压下量由初始板厚、宽展变形宽度、下一道次异步轧制压下量等决定，具体数值由式（1）确定，但侧压下量不宜超过h/2；