淺談AZ 31鎂合金水平連鑄板材軋制工藝研究

江　南（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心,廣州　510530）

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淺談AZ 31鎂合金水平連鑄板材軋制工藝研究

江南
（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心,廣州510530）

摘 要：在航空航天、汽車、火箭生產等多領域被運用到的鎂合金材料，成為炙手可熱的現代結構材料。本文就應用最多的鎂合金AZ31的連鑄板材的軋制工藝，進行研究淺論。

關鍵詞：AZ31鎂合金；軋制工藝；鑄板材

0　引用

結構材料中，質量最輕的材料是鎂合金，它的運用已經擴展到了航空領域，還有電子通訊、交通運輸等領域。只有不斷鍛造以及軋制鎂合金，使其發生變形，才能擁有更好的力學性能。

1　AZ31鎂合金軋制板材及特點

1.1影響鎂合金發展和應用的板材特點

鎂合金板材軋制成形，主要存在以下幾個特征：

其一，鎂合金在室內常溫下，其變形性能會大大降低，在軋制中不會輕易導致斷裂和變形現象的發生；

其二，鎂合金的板材的軋制大都是傳統的對稱軋制，軋制之后，板材存在著向異性，非常不利于后期的加工；

其三，鎂合金軋制道次比鋁要小很多，上產效率并不高[1]。

由于這些特點，很多專家學者對如何讓改善鎂合金的軋制工藝和技術進行了大量的研究，對當前的鎂合金軋制工藝的性能和基本原理等金鄉了總結，對今后的鎂合金板材的軋制做出了鋪墊。

1.2AZ31鎂合金軋制的工藝

在鎂合金的鑄造過程中，形成氧化、粗大晶粒、溶劑夾渣等，鎂合金中類似柱狀晶體和金屬化合物的存在，會嚴重影響其鑄錠的質量，從而影響了鎂合金板材軋制的質量和應用。由此看來，對鎂合金板胚的制備工藝以及均勻化退火對板胚軋制性能的研究，是非常有必要的。經過半鑄的方法來獲得AZ31鎂合金的板胚，來分析板胚的化學成分和組織，從而研究板胚均勻化熱處理，談論AZ31鎂合金板胚的質量問題，為今后完善鎂合金板材軋制工藝提供可參考數據[2]。

2　鎂合金軋制的工藝參數

2.1鎂合金AZ31軋制中受到的溫度影響

以AZ31鎂合金為主要研究對象，沿板材橫截面取小樣，研究板胚組織的形狀樣貌，通過顯微鏡觀察，可以發現鎂合金板胚邊緣的基礎組織是細小的晶體，有別于板胚內部中心的粗大晶體。造成這種情況的原因，是由于板材的冷卻速度不同。

在實際的生產當中，軋輥必須先預熱，如果不預熱，在軋制過程當中，板材很容易發生邊裂，形成各種裂紋。另一方面，軋輥溫度過低，就會使板材合金的使用性能大大降低。因此在進行軋制作業之前，要對軋輥預熱，預熱溫度通常要達到160攝氏度左右。并且在軋制環節中，要使軋輥溫度保持在200攝氏度至250攝氏度之間即可。

2.2軋制中重要的參數

鎂合金板材軋制變形的量和軋制過程的速度，是控制軋制效率的重要參數。如果鎂合金板材有過大的變形量，那么就會使板材邊緣發生裂開變。了有效控制這一變量，需要對板材實施躲到軋制程序。采用冷軋制，那么AZ31鎂合金變形量最大能夠達到20%。但是通常會使用道次壓下量以及退火工藝來進行操作，使變形量能夠小于25%。

根據相關研究資料表明，當板材在溫度很高的條件下進行打壓下量的軋制，那么變壓制成為讓AZ31鎂合金具有細小晶體的制備工藝。鎂合金應變速率與塑性之間的關系非常密切，在數理中成反比關系。也就是當應變速率增長，那么塑性就會降低。所以，在板材軋制的過程中，要對軋制速度進行控制，并且對鎂合金板材控制的速度要低于其他材質。換而言之，控制這一參數，不僅是為了板材軋制的性能不受到熱效應的控制和影響，同時也是為了提高軋制板材的質量。所以，軋制速度控制在0.5m/s為宜，速度可隨軋制程序加快，但不能超過2.5m/s。

近年來，鎂合金板材軋制使用的大都是溫軋板或者熱軋板。即便如此，在軋制的過程中仍然存在許多需要完善的地方。比如，溫度太高容易影響板材形狀，并且致使板材表面粗糙；在中高溫的情況下，鎂合金的性能會降低，這中情況下，軋制厚度低于1mm的話，那么薄板就容易形成皺紋或波紋，還可能發生撕裂。因此，采用冷軋制工藝能夠有效地彌補以上問題，從而使鎂合金板材性能得到提升，把握板材尺寸精準度。

3　鎂合金AZ31軋制的方式

3.1軋制的特殊工藝

為了控制軋制壓力在合理的范圍內，并且使板帶加工效率得到進一步提升，形成了一種新型的軋制工藝，也就是異步軋制。這一工藝產生的時間比較長，在上世紀初期，德國就開研究并應用。而目前，這一工藝也被廣泛地應用在精密帶材軋制和薄帶平整等多種均整矯直工藝當中。

通過有效地應用異步軋制工藝來軋制鎂合金板材，可以讓內部晶體組織更細化，提升力學性能。研究表明，當軋制條件相同，使用常規的軋制，板材內存在很大的晶體；使用異步軋制，會讓板材內的晶體會變的細小和均勻。這說明異步軋制有利于讓板材內的晶體再結晶，讓鎂合金材料內的晶體細化和等軸化。這中差異的形成，是因為常會軋制和異步軋制過程中，應力變化和金屬流動的特點所決定的。

3.2提升AZ31鎂合金軋制效率的措施

鎂合金作為最輕的一種金屬，不僅具有較高的強度，而且剛性足。所以在軋制中，影響軋制效率的因素主要有溫度、速度以及熱處理等。所以在軋制中要對這些因素進行控制，然后進行多道次壓下量小的軋制處理。一般通過兩種途徑來改善軋制成形。一是調整軋制工藝和方式，二是控制軋制溫度。

在進行AZ31B鎂合金的研究時，將開軋溫度控制在450℃至460℃之間，將終軋溫度控制在260℃至300℃之間，能夠使板材性能得到理想的控制。另外，需要注意的是在相同變量下，軋制溫度越高，就會降低板材硬度，所以將溫度控制在330℃，得到的板材綜合性能最佳。

4　結束語

鎂合金的軋制方式以及工藝參數對于鎂合金板材的性能與組織構造有著非常密切的關聯，所以在軋制中，要對工藝參數進行深入分析，并選擇適合的溫度實施軋制，從而控制板材的成型以及提高板材的性能。

參考文獻：

[1]張青來,郭海玲,Bondarev A B,Bondarev B I,韓偉東,周婭莉,孫毓蔚.AZ31B變形鎂合金板坯的組織與性能研究[J].金屬熱處理,2011,8(07):24-28.

[2]張丁非,方霖,劉郭平,戴慶偉.鎂合金板材軋制技術與工藝的研究進展[J].兵器材料科學與工程,2010,10(05):96-102.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.003