[发明专利]具有四峰非基面织构特征的镁合金板材的制备方法

说明书

本申请涉及具有四峰非基面织构特征的镁合金板材的制备方法，包括如下步骤：选取具有双峰非基面织构特征的镁合金板材，以双峰对应两点所确定的直线为0°基准线，在低于150℃的条件下进行变形处理；采用冷轧变形处理，冷轧方向与0°基准线的夹角范围为0～±45°，总变形量为10％～50％，冷轧后退火；采用单轴拉伸变形处理，拉伸方向与0°基准线的夹角范围为0～±30°，拉伸过程应变速率为1×10^‑4s^‑1～5s^‑1，变形量为10％～30％，拉伸后退火。与处理前的镁合金板材相比，最终板材的织构峰同时往纵向和横向偏转并较均匀分布，呈现四峰非基面织构特征，平面各向异性Δr值小于0.15。

技术领域

本发明涉及镁合金材料技术领域，特别是涉及具有四峰非基面织构特征的镁合金板材的制备方法。

背景技术

镁合金板材具有密度小、减震性能好等优点，越来越受到交通运输、通讯和3C电子产品的青睐。但是，由于镁合金滑移系有限，且基面滑移和拉伸孪生易于启动，塑性加工后容易形成强烈的基面织构，导致镁合金板材各向异性大、室温塑性加工成形能力不足。即使在提高温度至250℃左右时，镁合金板材在深冲过程中仍会出现制耳现象，导致成本高，生产效率低。因此，如何弱化平面各向异性，是镁合金板材大规模工程应用面临的关键问题之一。

研究发现，在镁合金中添加稀土元素(RE，包含Gd、Ce等)或者Ca元素能有效改善镁合金的织构，形成向轧制/挤压板材横向偏转的双峰非基面织构特征。相较于强烈基面织构的AZ31镁合金板材，这种双峰非基面织构特点的镁合金板材具有良好的室温塑性和成形性能。然而，深入研究发现上述具有双峰非基面织构特点的镁合金板材依然存在较大的平面各向异性，例如：对具有往板材横向偏转双峰非基面织构特点的热轧Mg-Zn-Gd合金板材，当沿着其纵向室温拉伸时，其延伸率为36％，屈服强度约为120MPa；而沿着横向拉伸时，其延伸率可高达50％，屈服强度仅为70MPa，板材平面各向异性因子Δr值高达0.38。因此，急需解决此类镁合金板材存在的力学性能平面各向异性问题，以此促进其在工程领域中的应用。

分析认为，镁合金板材产生前述平面各向异性的原因是：板材具有沿某方向偏转的双峰非基面织构，较多的晶粒的基轴偏向于该方向，从该方向拉伸时基面滑移和拉伸孪生的Schmid因子比沿板材另一正交方向拉伸时要高。而根据Schmid定律(σ_0.2＝τ_crss/m_b，其中τ_crss是基面滑移的临界剪切应力，m_b是基面滑移的Schmid因子)，高的Schmid因子会导致屈服强度(σ_0.2)降低，导致板材在双峰非基面织构所对应的方向上屈服强度偏低，从而产生平面各向异性。

因而，要弱化镁合金板材平面各向异性，需要进一步调控板材织构：板材中应存在至少两种能够互相牵制的织构组分，如，一组向板材某一方向偏转的织构组分和一组向板材另一正交方向偏转的织构组分，进而使晶粒的基轴较均匀地在板材平面各方向上分布。

冷轧作为一种常见工艺广泛应用在金属板材的生产中，但是，受限于板材尺寸和卷板的生产模式，冷轧方向往往平行与原始热轧/挤压方向。申请号为CN201110124978.5的授权发明专利“非/弱基面织构镁合金变形材的冷轧方法及其冷轧板材”针对非基面织构Mg-RE/Mg-RE-Zn合金热轧板材屈服强度低的问题，通过沿原始板材加工方向进行冷轧和退火工艺细化晶粒尺寸，达到了制备高屈服强度和高延伸率的镁合金板材的目的。上述发明专利中，发明人只显示冷轧退火处理后沿板材轧制方向的力学性能提高，并未涉及板材平面各向异性弱化问题。结合发明人相关文献资料可见，这种沿原始加工方向进行冷轧和退火的工艺条件，最终得到的板材其力学性能仍存在较强的平面各向异性。关键地，沿原始加工方向进行冷轧和退火的工艺条件获得的板材织构与原始板材织构分布基本相同，不具备调控织构分布的效果。更重要的是，本发明涉及的镁合金板材坯料具有往双峰非基面织构特征，通过处理后获得四峰非基面织构特征的弱平面各向异性镁合金板材，这与上述发明专利显著不同。