[发明专利]双辊铸轧制备高性能LPSO型镁合金板材及其方法

说明书

本发明涉及一种双辊铸轧制备高性能LPSO型镁合金板材及其方法，属于镁合金制备技术领域，所述制备方法的步骤包括：将制备镁合金板材的各原料混合，经熔化、双辊铸轧、均匀化、精轧和退火操作后，可制备获得由α‑Mg基体、LPSO相和W相等组织组成的镁合金板材。本发明还提供了Mg‑Y‑Zn合金在均匀化、轧制和退火过程中的相组成和中心偏析形态调控方案，为今后开发高性能的LPSO型镁合金提供关键技术支撑。相比较于常规重力铸造DC法制备Mg‑Zn‑Y合金，TRC制造的板材经过均匀化、轧制、退火后，晶粒更细，机械性能更优。

技术领域

本发明涉及镁合金制备技术领域，具体涉及双辊铸轧制备高性能LPSO 型镁合金板材及其方法。

背景技术

轻质镁及其合金具有较高的比强度，在3C电子和交通领域应用广泛， 既可用于便携式使用，也可以通过轻量化降低能耗。然而，镁合金在室温 下的低塑性和强度阻碍了其绿色工业应用。研究表明，在镁合金中加入稀 土元素(RE)可以生产出性能优异的镁合金。然而，高含量的RE不可避免 会增加镁合金的密度和成本。因此，控制镁合金中稀土元素(RE)的含量 至关重要。在目前的RE-镁合金体系中，力学性能优异的Mg-Zn-Y合金备受 关注，Mg-Zn-Y优越的力学性能归功于长周期有序(LPSO，long-period stacking ordered)结构、W相(立方共晶)和I相(准晶)的共同参与。

然而，目前对Mg-Zn-Y板材的制备研究主要依靠直接冷铸(DC)与精 轧。与传统方法制备的板材相比，双辊铸轧(TRC)具有生产周期短、能耗 低、排放少、节约成本、显微组织细小等优点，已广泛应用于铝板、铜板 和钢板的生产。然而，在TRC生产的板材中，中心和反偏析是不可避免的缺陷。中心偏析的体积分数(V_f)随着合金元素含量的增加和合金凝固范围 的扩大而增加。虽然心部偏析可通过后续均匀化和轧制而部分减少，但残 余的中心偏析仍会影响合金的整体力学性能。因此，需要优化铸造参数以 减少这些缺陷，并通过结合TRC、均匀化和轧制来调整合金板中第二相的分 布、尺寸和形态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双辊铸轧制备高性能LPSO型镁合金板材及 其方法，其通过优化铸造参数以减少中心偏析对合金力学性能的影响，并 通过结合TRC、均匀化、轧制和退火工艺来调整合金板材中析出物的分布、 尺寸和形态。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明提供了一种双辊铸轧制备高性能LPSO型镁合金板材的方法，其 特征在于，步骤包括：

(1)将制备镁合金板材的各原料混合，通入保护气氛进行阻燃，熔化 形成熔体；

(2)将熔体预热，再转入水冷辊中进行双辊铸造，其中双辊铸造的水 冷速率为1×10³K/s，获得带材；

(3)将带材切割至设定尺寸后，进行均匀化处理，然后进行若干次轧 制处理，获得设定厚度的带材，最后将带材进行退火处理，获得设定尺寸 的镁合金板材。

进一步改进在于，所述保护气氛为CO₂与SF₆的混合气体。

进一步改进在于，所述熔化的温度为740℃，可保护熔融金属不被氧化， 所述预热温度为650℃，所述水冷辊选用水冷铜铍辊，辊隙为2mm，辊速为 7.5m/min。

进一步改进在于，所述均匀化处理的条件为530℃的热处理炉中均匀化 处理12h。

进一步改进在于，所述轧制处理方法为：在500℃下预热30min，然后 在250℃下进行4道轧制处理，其中，在最后一道轧制处理前，将带材在 530℃下进行中间退火1h。

进一步改进在于，所述退火处理的方法为：350-530℃下退火1h。