5．4镁合金板材轧制变形镁合金板材在电子、通汛、交通、航空航天等领域有着卜分J‘泛的血用前景，但目前镁合金板材的应用仍然受到很大限制．其产量和用量均远不及钢铁及铝．铜等有色金属。制约镁合金板材发展的因素主要有两个：①大部分镁合金的室温塑性变形能力较差，且轧制板材中存在严重的各向异性；②镁合金板材制备工艺不够成熟，力学性能尚需进一步提高。镁合金板材一般采用轧制方法生产．因此了解镁合金轧制工艺流程、阐明轧制过程中组织性能的变化规律，对促进镁合金板材轧制技术的发展是十分必要的，5．4．1镁合金轧制工艺流程·i””＼，．镁合金板材的生产工艺流程如图5—76所示。轧制设备与铝合金相似，根据乍产规模可采用2，3或4辊轧机(批量较小时可采用2辊轧机，大批量生产时则常用3辊或4辊轧机)。镁合金轧制用的坯料可以是铸坯、挤压坯或锻坯，锭坯在轧制前需进行铣面，以除掉表面缺陷。塑性加工性能较好的镁合金如镁—锰(Mn<2．5％)和镁—锌—锆合金可直接用铸锭进行轧制，但铸锭轧制前一般应在高温下进行长时间的均匀化处理。对含铝量较高的镁—铝—锌系镁合金，用常规方法生产的铸锭轧制性能较差，因此常采用挤压坯进行轧制。际tl堉焯铸造扁锭锯切铣面。图。令。图。令。抖。图次bU热二次0U 热—二次热轧啊训-：次加热次坤轧寸轧酞f；《枯轧6《川，蓟川退火汁漆闹／t：处煅检古包装运输图5~76镁合金板材轧制工艺流程·：239
陈振华主编.变形镁合金.化学工业出版社,2005年06月.
常用的镁合金为密排六方晶格结构，塑性加工性能较差，因此不能像铝合金、铜合金等立方晶格结构金属那样以很大的道次变形率(可达50％一60％)进行轧制。镁合金在室温附近轧制时，一般应将道次变形率控制在10％一15％左右。道次变形率过大时易发生严重的裂边，甚至表面开裂而使轧制过程无法继续进行。在再结晶温度以上轧制时，镁合金的塑性因棱柱面及锥面等潜在滑移系的启动而大幅度提高，因而大部分镁合金板材生产均采用热轧的方式，且在热轧过程中应进行反复加热。在Mg—以合金中，当锂含量为5％一10％(质量)时可形成。十p相(密排六方与体心立方的混合相)，因此塑性加工性能变好；当合金中锂含量大于11％(质量)时，全部转化为体心立方相，可使镁合金轧制性能得到大幅度改善。5．4．1．1
扁锭铸造镁合金铸锭可用铁模铸造，也p．／用半连续或连续工艺铸造。铁模铸造时，铸锭厚度一般不大于60mm。而半连续或连续铸造时，锭坯厚度可达300mm以上，长度则可通过铸造井内安装的同步锯切设备锯切成所需尺寸。通常镁合金铸锭的尺寸为：(127—305)mm ／<(406—1041)mmX(914—2032)mm，宽度与厚度之比应控制在4．o左右为宜。铸锭应具有细密的晶粒组织，内部不得有气孔、缩孔、裂纹和非金属夹杂等缺陷。扁锭轧制前一般需进行铣面，铣面厚度为4一图5—77AZ31B镁合金铸造扁锭』s●近年来镁合金扁锭铸造技术发展很快，不仅铸锭质量得到改善，而且尺寸也越来越大。图5—?7所示即为一大规格AZ3lB镁合金铸造扁锭，其尺寸为T150mm。(d)区域偏析严重，特别是在铸锭的上部收缩区和中心部位尤为明显；240
e)通常会混人大量的熔剂和夹杂物。(2)浸入法铸造浸入法是将铁模浸人水内的一种铸造方法，其主要优点为：铸锭中的熔剂和夹杂物很少或没有；不存在成分上的区域偏析；铸锭的力学性能较好；铸锭中不存在裂纹；安全可靠，铸造时熔体不易氧化和燃烧。浸入法的主要缺点为：(a)铸锭上下部位的力学性能存在差异；(b)沿铸锭高度方向存在宏观偏析；(c)由于所用铸模锥度较大，且需切除铸锭的底部和保温帽，造成废料较多。(3)半连续铸造半连续铸造是目前工业化生产镁合金轧制扁锭的主要方法，这种方法具有很多优点，如铸锭的结晶组织细密均匀，不存在缩孔和疏松及易实现机械化和自动化生产等。半连续铸造法的主要缺点为：(a)铸锭中心可能混入熔剂和非金属夹杂；(b)铸锭内通常存在内应力，当内应力足够大时，可能导致出现裂纹；(c)熔体容易氧化和着火，因此在熔铸时应加以特别注意。镁合金铸锭中的常见缺陷包括锰偏析、冷隔、氧化夹杂与熔剂夹杂、裂纹及晶粒粗大等，它们对产品质量的影响如表5—35所示。表5-35镁合金铸锭缺陷对产品质量的影响序号缺陷对产品质量的影响1锰偏析是造成MBl，MB2。MB3和MB8合金薄板废品的主要原因之一，占薄板废品总量的50％左右2冷隔引起热轧板表面裂纹，甚至导致整个铸锭开裂。这种缺陷主要是浇注不当或铣面量不够造成的3氧化夹杂和熔剂夹杂往往在板材很薄时才能暴露，将降低产品的力学性能和耐腐蚀性能4铸锭裂纹导致开坯或热轧时铸锭开裂5铸锭晶粒粗大在热轧时会产生严重的裂边和表面裂纹，降低成品率5．4．1．2铸锭加热镁合金铸锭特别是含铝量较高的合金锭坯，在轧制前需进行均匀化处理，以减小或消除成分偏析、提高锭坯的塑性成形能力。均匀化处理的温度范围为643—703K，时间一般为8一12h以上(可根据温度进行适当调整)。表5—36给出了几种常见镁合金的均匀化处理制度。AM60镁合金均匀
化处理前后的组织如图5—78所示。24l
表5—36镁合金铸锭均匀化处理制度、?合金牌号铸锭尺寸／mm均匀化温度，K保温时间h 冷却条件MB2MB3MBl5165X730165大730120X540693~1068311U643~)014~2414~248一]!空冷空冷空冷图5—78AM60合金的微观组织[dlJ(aJ铸锭；(b)铸锭723K，30min固溶处理后为防止加热时发生燃烧，装炉前应仔细清除锭坯上的所有细屑与杂质，在673K以上加热时这一点尤为重要。一炉内只能装同一种牌号的合金，不能与铝合金混装，也不要和Pb、Cd 和Zn等金属接触，以避免形成合金、熔点降低而引起燃烧。锭坯应在炉膛内排列整齐，以利于热空气循环和加热的均匀性。镁合金铸锭均匀化处理时一般使用热空气循环炉，可采用电阻或燃气加热。加热时应保证空气循环速度，最好能达到40次／rain或更快些，炉内温差以不超过±6K为佳。为严格控制炉膛温度和锭坯温度，可采用以下三种监控方式。①用热电偶探测炉膛内热空气温度。该系统由热电偶和记录控制器两部分组成，可以控制加热源
