專(zhuān)利名稱(chēng)：一種低成本細(xì)晶弱織構(gòu)鎂合金薄板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低成本鎂合金及其制造方法，尤其是細(xì)晶、弱織構(gòu)、并具有良好成形性能的鎂合金薄板及其制造方法，獲得的鎂合金薄板平均晶粒尺寸< 10 μ m,基面織構(gòu)強(qiáng)度彡5，經(jīng)250 400°C退火后基面織構(gòu)強(qiáng)度彡3 ;成形性能高于AZ31。
背景技術(shù)：
鎂晶體結(jié)構(gòu)為密排六方，具有強(qiáng)織構(gòu)的鎂合金板材表現(xiàn)出機(jī)械性能各向異性和低成形性能。細(xì)晶組織和離散弱織構(gòu)是提高鎂板在中低溫和快應(yīng)變速率條件下變形性能和降低變形各向異性的根本途徑，同時(shí)這一微觀結(jié)構(gòu)特征可提高成形鎂板的表面質(zhì)量。在鎂合金塑性變形過(guò)程中，細(xì)晶組織可以有效抑制機(jī)械孿晶的發(fā)生、通過(guò)晶界滑動(dòng)適度緩解多晶體連續(xù)變形對(duì)位錯(cuò)滑移系數(shù)量的要求、降低局部晶界處過(guò)度的應(yīng)力集中，并且容納變形缺陷；離散弱板織構(gòu)增加基面和柱面滑移開(kāi)動(dòng)，提高變形硬化指數(shù)和使變形沿板面均勻發(fā)生，從而提高板材的成形性能。細(xì)晶和離散弱織構(gòu)可以通過(guò)合適的軋制技術(shù)獲得。日立金屬通過(guò)高溫軋制(500°C左右)，使非基面滑移(Prismatic〈a>和Pyramidal〈c+a>)同時(shí)開(kāi)動(dòng),鎂板織構(gòu)強(qiáng)度為3.7,并且退火前后晶?；颈３? μ m左右，使板材可在室溫條件下沖壓。美國(guó)NanoMag公司生產(chǎn)AZ61鎂板時(shí)，在動(dòng)態(tài)再結(jié)晶溫度以上軋制，軋輥預(yù)熱200°C，采用了單道次大壓下量(> 40% )變形模式，材料基面織構(gòu)強(qiáng)度小于3，退火后板織構(gòu)進(jìn)一步弱化和離散化，顯微組織為等軸晶；需要指出的是，AZ61鎂合金基體彌散的中間相顆粒物促進(jìn)了軋制板材的織構(gòu)弱化。日本Osaka大學(xué)提出“高應(yīng)變速率、道次大壓下量”的變形模式，應(yīng)變速率180-2000/s，道次壓下量50-60%，在軋制變形區(qū)內(nèi)軋制變形熱使軋制溫度明顯升高，從而發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，材料主要由尺寸5 μ m的等軸晶組成，板織構(gòu)離散化。為獲得細(xì)晶和離散弱板織構(gòu)，鎂合金軋制工藝技術(shù)路線簡(jiǎn)要總結(jié)有:1)高溫軋制；2)高應(yīng)變速率、道次大壓下量；3)剪切軋制；4)軋制后反復(fù)彎矯。合金設(shè)計(jì)是獲得細(xì)晶和離散弱織構(gòu)鎂板的另一條途徑。韓國(guó)專(zhuān)利KR2003044997公開(kāi)一種高成形鎂合金及其制造技術(shù)，其化學(xué)成份(質(zhì)量百分比)為:Zn:0.5 5.0%，Y:0.2-2.0%, Al ≤ 2.5%, Mn ≤ 0.5%, Ti ≤ 0.2%, Zr ≤ 0.5%, Cd ≤ 0.5%, Tl ≤ 0.5%,Bi ≤ 0.5%, Pb ≤ 0.5%, Ca ≤ 0.3%, Sr ≤ 0.3%, Sn ≤0.5%, Li ≤ 0.5%, Si ≤0.5% ；其工藝流程為:1)鎂錠加熱至250 450°C，加熱時(shí)間2min/mm ；2)軋制溫度200 450°C，首道次壓下量≤20%，其余道次壓下量10 35% ；3)退火溫度180 350°C。中國(guó)專(zhuān)利CN101985714公開(kāi)一種高塑性鎂合金及其制備方法，其化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)為:A1:0.1 6.0%，Sn:0.1-3.0%, Mn:0.01-2.0%, Sr:0.01-2.0%，可用于制造板材和型材。日本專(zhuān)利JP2012122102A公開(kāi)的高成形鎂合金成分(質(zhì)量百分比)為:Zn:
2.61-6.0%, Ca:0.01-0.9%，另有少量 Sr 和 Zr，其中優(yōu)選 Ca+Sr 為 0.01 1.5%, Zr+Mn為0.01-0.7%，制造出鎂板的室溫性能:屈服強(qiáng)度90Mpa, Ericksen值彡7.0。W02010110505公開(kāi)一種室溫高速成形性能Mg-Zn基鎂合金的制造方法。其化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)為:Zn 彡 3.5%，另含有 Fe、Sc、Ca、Ag、T1、Zr、Mn、S1、N1、Sr、N1、Sr、Cu、Al、Sn中的一種或多種元素，通過(guò)降低回復(fù)和再結(jié)晶溫度，激活低溫非基面滑移，材料具有優(yōu)異的成形性能。最近，韓國(guó)專(zhuān)利KR20120049686公開(kāi)了一種高強(qiáng)高成形鎂板及其制造方法。其化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)為:Zn:5-10%, Ag:0.1-3.0%, Ca:0.1-3.0%, Zr:0.1-3.0%, Mn:0.1-1.0% ;通過(guò)軋前預(yù)處理和TMP技術(shù)獲得細(xì)晶組織，成形極限高度可以超過(guò)10mm。稀土元素可以弱化鎂合金板織構(gòu)，如專(zhuān)利W02010041791將Y元素加入Mg-Zn基鎂合金中產(chǎn)生析出強(qiáng)化作用，并利用雙輥連續(xù)鑄軋和TMP技術(shù)細(xì)化晶粒，材料在室溫下具有高強(qiáng)度、塑性和低的各向異性等優(yōu)點(diǎn)，從而具有高成形性能。另外，ZElO(Mgl.3Zn0.1Ce)、ZEK100 (Mgl.3Zn0.2Ce0.1La0.5Zr)、Zff41 (Mg4.0Zn0.7Y) ,ZGll (Mgl.2Zn0.8Gd)、ZG21 (Mg2.3Zn0.7Gd)等稀土鎂合金板織構(gòu)明顯弱化。以ZGll為例，晶粒尺寸12-15 iim，均勻延伸率15%，總延伸率達(dá)到36%, Lankford值 1(遠(yuǎn)低于 AZ31: 3)，參見(jiàn) H Yan 等，Mater.Sc1.Eng.A，2010，527:3317-22。雖然稀土元素在弱化鎂板織構(gòu)方面效果明顯，但出于成本等因素考慮，一般認(rèn)為稀土鎂合金板在汽車(chē)中的應(yīng)用困難很大。對(duì)汽車(chē)和軌道交通領(lǐng)域而言，合金設(shè)計(jì)和制造工藝要求簡(jiǎn)單而有效，性能要求“適當(dāng)”而非“卓越”，在輕量化、性能、成本三者之間尋求平衡，這一點(diǎn)與軍工、航空航天等領(lǐng)域完全不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的低成本細(xì)晶弱織構(gòu)鎂合金薄板及其制造方法，該鎂合金成分設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，鎂合金薄板平均晶粒尺寸< 5 u m,基面織構(gòu)強(qiáng)度< 5，經(jīng)250 400°C退火后基面織構(gòu)強(qiáng)度< 3 ;室溫極限拉伸比高于AZ31，成形性能好，在汽車(chē)、軌道交通等領(lǐng)域具有應(yīng)用的可能性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:一種Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，其化學(xué)成分的重量百分比為:Ca:0.5 1.0%、Zn:0.4 1.0%、Zr:0.5 1.0%，其余為Mg和不可避免的雜質(zhì)；該鎂合金薄板平均晶粒尺寸彡10 ym，基面織構(gòu)強(qiáng)度彡5，經(jīng)250 400°C退火后基面織構(gòu)強(qiáng)度彡3 ;室溫極限拉伸比聞?dòng)贏Z31。本發(fā)明的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金中只含有Ca、Zn、Zr元素，總含量低于3.0%，不含稀土等貴重元素。本發(fā)明的化學(xué)成分設(shè)計(jì)中:Ca:Ca用于改善鎂合金的冶金質(zhì)量，澆鑄前減輕熔體和鑄件熱處理過(guò)程中的氧化，并且細(xì)化晶粒，提高蠕變抗力以及薄板的可軋制性能。本發(fā)明主要利用Ca明顯弱化離散板織構(gòu)以及時(shí)效硬化的特性，從而提高鎂合金板強(qiáng)度，改善室溫成形性能?？紤]到冶煉以及Ca在鎂合金中的固溶度，Ca含量選擇為0.5-1.0%。Zn:Zn用于固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化，與Zr結(jié)合具有沉淀硬化作用；另外，Zn可以降低鎂合金的腐蝕速率。Ca元素明顯弱化、離散板織構(gòu)，但明顯降低鎂合金的耐蝕性能，Zn元素同時(shí)加入后，耐蝕性能提高，通過(guò)調(diào)節(jié)Zn/Ca比例可以優(yōu)化鎂合金的綜合耐蝕性；不過(guò)，當(dāng)Zn含量太高時(shí)，鎂合金熱脆性明顯增加，綜合考慮，Zn含量選擇為0.4 1.0%。Zr:Zr具有很強(qiáng)的晶粒細(xì)化作用，用于含Zn的鎂合金中效果明顯；同時(shí)提高材料耐蝕性，降低應(yīng)力腐蝕敏感性。一般認(rèn)為只有固溶的Zr可用于晶粒細(xì)化，考慮固溶度與冶煉，Zr含量選擇為0.5 1.0%。本發(fā)明的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板(厚度0.3 4mm)的制造方法,可以使用熱軋開(kāi)坯、雙輥連續(xù)鑄軋、擠壓開(kāi)坯等多種原板，附以溫軋工藝實(shí)現(xiàn)，具體為以下方法(I)
(3)中的任一:(I)Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板(厚度0.3 4mm)的制造方法,包括如下步驟:將滿足上述成分配比的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金鑄坯加熱到370 500°C溫度下固溶處理，然后經(jīng)熱軋、溫軋后獲得所述Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，該薄板的厚度為0.3 4mm ;其中，固溶處理的保溫時(shí)間為0.5 lmin/mm ;熱軋時(shí),軋棍表面在150 350°C下預(yù)熱，開(kāi)軋溫度為450 500°C，終軋溫度為300 350°C，單道次壓下率為20 50% ;溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至150 300°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度為150 300°C，單道次壓下率為20 40%。本發(fā)明的熱軋過(guò)程中，盡量采用大道次壓下量，使軋制一個(gè)周期內(nèi)完成而不用二次加熱。與商業(yè)常用的AZ31鎂合金對(duì)比，本發(fā)明的鎂合金熔點(diǎn)較高，并且含有一定Zr元素，鑄坯加熱溫度較高，選擇370 500°C，同時(shí)需要較長(zhǎng)的保溫時(shí)間，按照0.5 lmin/mm操作；相應(yīng)地，軋制在較高溫度下進(jìn)行，開(kāi)軋溫度選擇450 500°C、終軋溫度300 350°C ；熱軋需要在一個(gè)加熱周期內(nèi)完成，控制單道次壓下率為20 50%。本發(fā)明的溫軋過(guò)程中，鎂合金板需要在線補(bǔ)熱，由于Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金熱軋板晶粒細(xì)小、板織構(gòu)弱，材料可軋制特性優(yōu)異，溫軋窗口大于AZ31鎂合金，選擇軋輥表面在150 300°C下預(yù)熱，軋制溫度為150 300°C，單道次壓下率為20 40%。(2)Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板(厚度0.3 4mm)的制造方法,包括如下步驟:將滿足上述成分配比的鎂合金熔體澆鑄至雙輥連續(xù)鑄軋機(jī)鑄軋，獲得鑄軋板卷，將鑄軋板卷經(jīng)固溶處理后溫軋或者將鑄軋板卷直接進(jìn)行溫軋，獲得所述Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，該薄板的厚度為0.3 4mm ;其中，采用雙輥連續(xù)鑄軋機(jī)鑄軋時(shí)，輥旋轉(zhuǎn)線速率為5-10m/min，輥縫為4_8mm，輥表面采用石墨潤(rùn)滑，熔爐與澆鑄系統(tǒng)通N2+C02氣體，澆嘴出口通SO2保護(hù)；固溶處理的溫度為370 500°C，保溫時(shí)間為0.5 lmin/mm ;溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至180 300°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度為180 300°C，單道次壓下率為20-40%。本發(fā)明與熱軋開(kāi)坯技術(shù)相比，雙輥連續(xù)鑄軋鎂合金板不能銑皮，而Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金中含有Ca、Al等元素，為防止形成CaF等有害夾雜物，澆嘴出口不能通SF6氣體，選擇用SO2保護(hù)；同時(shí)，為防止形成AlN等有害夾雜物，整個(gè)熔煉與澆鑄系統(tǒng)中利用N2+C02氣體。雙輥連續(xù)鑄軋鎂合金板溫軋?zhí)匦缘陀跓彳堥_(kāi)坯，為保證材料收得率，選擇軋輥表面預(yù)熱至180 300°C，軋制溫度為180 300°C，單道次壓下率為20-40 %。(3)Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板(厚度2 4mm)的制造方法,包括如下步驟:將滿足上 述成分配比的鎂合金鑄坯加熱到370 500°C溫度下固溶處理，然后經(jīng)臥式擠壓獲得厚度為2 4mm的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，或者經(jīng)臥式擠壓后溫軋獲得厚度為0.3 2mm的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板；其中，固溶處理的保溫時(shí)間為0.5 lmin/mm ;臥式擠壓時(shí)，擠壓筒和模具(模墊)預(yù)熱至400 500°C,擠壓溫度為350 500°C，擠壓速率為2 10m/min ;溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至150 300°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度為150 300°C，單道次壓下率為30-50%。如前所述，本發(fā)明的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金熔點(diǎn)較高，擠壓過(guò)程中需要比較高的固溶溫度和擠壓溫度，并且需要對(duì)擠壓筒和模具(模墊)預(yù)熱到400 500°C，擠壓可以在較高的速率下進(jìn)行，選擇2 10m/min。擠壓鎂合金板可軋制特性優(yōu)良，可以選擇較大的單道次壓下率:30 50%。對(duì)于0.3 2mm厚度的板材,利用溫軋工藝,軋棍表面預(yù)熱至150 300°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度150 3001:，單道次壓下率30-50%。進(jìn)一步的，為改善鎂合金薄板質(zhì)量尤其是溫軋鎂合金薄板質(zhì)量，后續(xù)還包括冷軋步驟，冷軋的壓下率為10 20%，可進(jìn)一步將成品板材厚度降低至0.3mm左右。進(jìn)一步的，為進(jìn)一步改善鎂合金板成形性能，還包括對(duì)鎂合金板進(jìn)行退火處理和/或時(shí)效處理；其中，退火溫度為250 400°C，時(shí)效處理溫度為150 200°C。退火可以進(jìn)一步弱化織構(gòu)，提高材料的成形性能，選擇退火溫度為250 400°C。與AZ31對(duì)比，本發(fā)明的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金具有一定時(shí)效硬化效果，對(duì)時(shí)效溫度的控制非常重要，因此選擇時(shí)效溫度為150 200°C。本·發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:本發(fā)明獲得的鎂合金薄板平均晶粒尺寸≤lOym，基面織構(gòu)強(qiáng)度< 5，退火后基面織構(gòu)強(qiáng)度≤3 ;晶粒尺寸明顯小于同條件下制造的AZ31B薄板平均晶粒尺寸，并且板織構(gòu)顯著弱化。此外，結(jié)合后續(xù)退火和/或時(shí)效處理等熱處理工藝，使材料機(jī)械性能在較大范圍內(nèi)變化，滿足不同構(gòu)件的要求。本發(fā)明的鎂合金化學(xué)成分簡(jiǎn)單、無(wú)貴重合金元素，工藝適用面廣，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明的鎂合金板在汽車(chē)、軌道交通、3C等領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用前景與潛力，可在汽車(chē)門(mén)內(nèi)板、發(fā)蓋內(nèi)板、行李箱蓋內(nèi)板、內(nèi)飾板、軌道交通車(chē)體以及3C產(chǎn)品外殼等部件作為板材應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金鑄錠顯微組織圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂板織構(gòu)分布圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的AZ31鎂板的織構(gòu)分布圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例3的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂板退火后的顯微組織。圖5為本發(fā)明實(shí)施例3的退火Mg-Ca-Zn-Zr系鎂板晶粒分布圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例3的退火Mg-Ca-Zn-Zr系鎂板的織構(gòu)分布圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例4的AZ31鎂板退火后的顯微組織。圖8為退火AZ31鎂板晶粒分布圖。圖9為本發(fā)明實(shí)施例4的退火AZ31鎂板的織構(gòu)分布圖。圖10為本發(fā)明實(shí)施例3的退火Mg-Ca-Zn-Zr系鎂板的室溫極限拉伸比圖。圖11為本發(fā)明實(shí)施例4的退火AZ31鎂板的室溫極限拉伸比圖。圖12為本發(fā)明實(shí)施例6的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂板經(jīng)時(shí)效處理后的硬度變化。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例1:Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板的化學(xué)成分如表I所示。制造方法為:將滿足表I所示成分配比的鎂合金鑄坯(顯微組織如圖1所示)加熱到500°C溫度下固溶處理，保溫時(shí)間為0.5min/mm,軋制后獲得本實(shí)施例的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金。其中熱軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至150°C，開(kāi)軋溫度為450°C，終軋溫度為350°C，單道次壓下率為20 30% ;溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至150°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度為220°C，單道次壓下率為20 40% ;冷軋時(shí)，冷軋壓下量10%，最終板厚為0.4mm。實(shí)施例1的鎂合金鑄坯顯微組織如圖1所示，其組織為等軸晶，平均晶粒尺寸為50 μ m左右。實(shí)施例1的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板織構(gòu)分布如圖2所示，織構(gòu)強(qiáng)度為4.4 ;平均晶粒尺寸為3.85 μ m。實(shí)施例2:(對(duì)比例I)對(duì)比例I的鎂合金成分:AZ31B。制造方法:同實(shí)施例1。對(duì)比例I的鎂合金AZ31B的織構(gòu)分布如圖3所示，織構(gòu)強(qiáng)度為8.0。實(shí)施例3:`
Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板的化學(xué)成分如表I所示。制造方法為:將滿足表I所示成分配比的鎂合金鑄坯加熱到500°C溫度下固溶處理，保溫時(shí)間
0.5min/mm ;熱軋軋制時(shí)，軋輥表面預(yù)熱150°C，開(kāi)軋溫度為450°C，終軋溫度為350°C，單道次壓下率20 30% ;溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至150°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度為220°C，單道次壓下率為20 40% ;冷軋時(shí)，冷軋壓下量10%，最終板厚為0.4mm ;375°C退火17min即可。實(shí)施例3的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金板顯微組織如圖4所示，晶粒尺寸分布如圖5所示，平均晶粒尺寸為4.62 μ m ;其織構(gòu)分布如圖6所示，織構(gòu)強(qiáng)度為2.8，分布相對(duì)分散。成形性能測(cè)試如圖10所示，室溫極限拉伸比(LDR)為1.88。實(shí)施例4:(對(duì)比例2)對(duì)比例2的鎂合金成分:AZ31B。制造方法:同實(shí)施例3。對(duì)比例2的鎂合金AZ31B的顯微組織如圖7所示，晶粒尺寸分布如圖8所示，平均晶粒尺寸為22μπι;織構(gòu)分布如圖9所示，織構(gòu)強(qiáng)度為6.2。成形性能測(cè)試如圖11所示，室溫極限拉伸比(LDR)為1.74。實(shí)施例5:Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板的化學(xué)成分如表I所示。制造方法為:將滿足表I所示成分配比的鎂合金鑄坯加熱到500°C溫度下固溶處理，保溫時(shí)間
0.5min/mm ;熱軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱150°C，開(kāi)軋溫度為450°C，終軋溫度為350°C，單道次壓下率20 30% ;溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至150°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度為220°C，單道次壓下率為20 40% ;冷軋時(shí)，冷軋壓下量10%，最終板厚為0.8mm ;375°C退火35min即可。本實(shí)施例獲得的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，平均晶粒尺寸為5.32 U m,織構(gòu)強(qiáng)度為2.6，分布相對(duì)分散，室溫極限拉伸比(LDR)為1.86。實(shí)施例6:Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板的化學(xué)成分如表I所示。制造方法為:將滿足表I所示成分配比的鎂合金鑄坯加熱到500°C溫度下固溶處理，保溫時(shí)間0.5min/mm ;熱軋軋制時(shí)，軋輥表面預(yù)熱150°C，開(kāi)軋溫度為450°C，終軋溫度為350°C，單道次壓下率20-30% ;溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至150°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度為220°C，單道次壓下率為20 40% ;冷軋時(shí)，冷軋壓下量10%，最終板厚為0.4mm ;150°C人工時(shí)效處理。時(shí)效處理對(duì)鎂合金硬度的影響如圖12所示，時(shí)效硬化Ih后，材料硬度由HV72提高至 HV85。本實(shí)施例獲得的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，平均晶粒尺寸為4.4 ii m，織構(gòu)強(qiáng)度為4.0，分布相對(duì)分散，室溫極限拉伸比(LDR)為1.79。實(shí)施例7:(對(duì)比例3)對(duì)比例3的鎂合金成分:AZ31B。制造方法:同實(shí)施例6。時(shí)效處理對(duì)鎂合金硬度的影響如圖12所示。實(shí)施例8:Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板的化學(xué)成分如表I所示。制造方法為:將滿足表I所示成分配比的鎂合金鑄坯加熱到500°C溫度下固溶處理，保溫時(shí)間0.5min/mm ;熱軋軋制時(shí)，軋輥表面預(yù)熱150°C，開(kāi)軋溫度為450°C，終軋溫度為350°C，單道次壓下率20 40% ;溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至200°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度為200°C，單道次壓下率為20 40% ;冷軋時(shí)，冷軋壓下量15%，最終板厚為0.6mm。本實(shí)施例獲得的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，平均晶粒尺寸為5.2 y m，織構(gòu)強(qiáng)度為4.6,分布相對(duì)分散。實(shí)施例9:Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板的化學(xué)成分如表I所示。制造方法為:將滿足表I所示成分配比的鎂合金熔體澆鑄至雙輥連續(xù)鑄軋機(jī)，輥旋轉(zhuǎn)線速率6m/min,輥縫4_，輥表面石墨潤(rùn)滑，熔爐與澆鑄系統(tǒng)通N2+C02氣體，澆嘴出口通SO2保護(hù)；固溶溫度450°C，保溫時(shí)間0.5lmin/mm ;溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱180°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度180 200°C，單道次壓下率20 30% ;然后進(jìn)行15%的冷軋，400°C退火處理2h。本實(shí)施例獲得的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，平均晶粒尺寸為8.6 ii m，織構(gòu)強(qiáng)度為2.6，分布相對(duì)分散，室溫極限拉伸比(LDR)為1.89。實(shí)施例10:Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板的化學(xué)成分如表I所示。制造方法為:
將滿足表I所示成分配比的鎂合金鑄坯加熱到500°C溫度下固溶處理，保溫時(shí)間0.5min/mm ;臥式擠壓，擠壓筒和模具(模墊)預(yù)熱至500°C，擠壓溫度350°C，擠壓速率5m/min，獲得厚度為4_的鎂合金薄板；利用溫軋工藝，軋輥表面預(yù)熱150°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度150 200°C，單道次壓下率30 50% ;然后進(jìn)行20 %的冷軋，40(TC退火處理 30min。本實(shí)施例獲得的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，平均晶粒尺寸為8.5 μ m，織構(gòu)強(qiáng)度為2.8，分布相對(duì)分散，室溫極限拉伸比(LDR)為1.88。實(shí)施例11Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金的化學(xué)成分如表I所示:制造方法與實(shí)施例8相同。本實(shí)施例獲得的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，平均晶粒尺寸為5.4 μ m，織構(gòu)強(qiáng)度為4.6,分布相對(duì)分散。實(shí)施例12Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金的化學(xué)成分如表I所示:制造方法與實(shí)施例9相同。本實(shí)施例獲得的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，平均晶粒尺寸為6.8 μ m，織構(gòu)強(qiáng)度為2.8，分布相對(duì)分散，室溫極限拉伸比(LDR)為1.85。實(shí)施例13:Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板的制造方法為:按照實(shí)施例9成分配比的鎂合金熔體澆鑄至雙輥連續(xù)鑄軋機(jī)，輥旋轉(zhuǎn)線速率6m/min,輥縫4_，輥表面石墨潤(rùn)滑，熔爐與澆鑄系統(tǒng)通N2+C02氣體，澆嘴出口通SO2保護(hù)；之后直接進(jìn)行溫軋，溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱180°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度180 200°C，單道次壓下率20 30% ;然后進(jìn)行15%的冷軋，400°C退火處理2h。本實(shí)施例獲得的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，平均晶粒尺寸為8.9 μ m，織構(gòu)強(qiáng)度為2.9，分布相對(duì)分散，室溫極限拉伸比(LDR)為1.82。實(shí)施例14:Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板的制造方法為:按照實(shí)施例10成分配比的鎂合金鑄坯加熱到500°C溫度下固溶處理，保溫時(shí)間
0.5min/mm ;臥式擠壓，擠壓筒和模具(模墊)預(yù)熱至500°C，擠壓溫度350°C，擠壓速率5m/min,獲得厚度為4mm的鎂合金薄板；然后進(jìn)行20%的冷軋,400°C退火處理30min。本實(shí)施例獲得的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，平均晶粒尺寸為5.9 μ m，織構(gòu)強(qiáng)度為2.8，分布相對(duì)分散，室溫極限拉伸比(LDR)為1.88。

實(shí)施例15:Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板的制造方法為:按照實(shí)施例1成分配比的鎂合金鑄坯加熱到500°C溫度下固溶處理，保溫時(shí)間為
0.5min/mm,軋制后獲得本實(shí)施例的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金。其中熱軋時(shí)，軋棍表面預(yù)熱至150°C，開(kāi)軋溫度為450°C，終軋溫度為350°C，單道次壓下率為20 30% ;溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至150°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度為220°C，單道次壓下率為20 40% ;獲得的鎂合金薄板板厚為0.44m, 300°C退火處理30min。本實(shí)施例獲得的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，平均晶粒尺寸為4.2 μ m，織構(gòu)強(qiáng)度為2.6，分布相對(duì)分散，室溫極限拉伸比(LDR)為1.92。表I單位:重量百分比
權(quán)利要求
1.一種Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，其化學(xué)成分的重量百分比為:Ca:0.5 1.0%、Zn:0.4 1.0%、Zr:0.5 1.0%，其余為Mg和不可避免的雜質(zhì)；該鎂合金薄板的平均晶粒尺寸彡10 ym，基面織構(gòu)強(qiáng)度彡5，經(jīng)250 400°C退火后基面織構(gòu)強(qiáng)度彡3 ;室溫極限拉伸比高于AZ31 ;該鎂合金板薄板的厚度為0.3 4_。
2.如權(quán)利要求1所述的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板的制造方法,為以下方法(I) (3)中的任一: 方法⑴: 將滿足上述成分配比的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金鑄坯加熱到370 500溫度下進(jìn)行固溶處理，然后經(jīng)熱軋、溫軋后獲得所述Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，該薄板的厚度為0.3 4mm ;其中， 固溶處理的保溫時(shí)間為0.5 lmin/mm ； 熱軋時(shí)，軋輥表面在150 350°C下預(yù)熱，開(kāi)軋溫度為450 500°C，終軋溫度為300 350 °C，單道次壓下率為20 50% ; 溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至150 300°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度為150 300°C，單道次壓下率為20 40% ； 方法⑵: 將滿足上述成分配比的鎂合金熔體澆鑄至雙輥連續(xù)鑄軋機(jī)鑄軋，獲得鑄軋板卷，將鑄軋板卷經(jīng)固溶處理、溫軋或者將鑄軋板卷直接進(jìn)行溫軋，獲得所述Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，該薄板的厚度為0.3 4mm ;其中， 采用雙輥連續(xù)鑄軋機(jī)鑄軋時(shí)，輥旋轉(zhuǎn)線速率為5-10m/min，輥縫為4_8mm，輥表面采用石墨潤(rùn)滑，熔爐與澆鑄系統(tǒng)通N2+C02氣體，澆嘴出口通SO2保護(hù)； 固溶處理的溫度為370 500°C，保溫時(shí)間為0.5 lmin/mm ； 溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至180 300°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度為180 300°C，單道次壓下率為20-40% ； 方法⑶: 將滿足上述成分配比的鎂合金鑄坯加熱到370 500°C溫度下固溶處理，然后經(jīng)臥式擠壓獲得厚度為2 4_的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，或者經(jīng)臥式擠壓后溫軋獲得厚度為0.3 2mm的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板；其中， 固溶處理的保溫時(shí)間為0.5 lmin/mm ； 臥式擠壓時(shí)，擠壓筒和模具預(yù)熱至400 500°C，擠壓溫度為350 500°C，擠壓速率為2 10m/min ； 溫軋時(shí)，軋輥表面預(yù)熱至150 300°C，鎂合金板在線補(bǔ)熱，軋制溫度為150 300°C，單道次壓下率為30-50%。
3.如權(quán)利要求2所述的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板的制造方法，其特征在于，獲得的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂薄板還包括冷軋步驟，冷軋的壓下率為10 20%，成品板材厚度不低于.0.3mm.
4.如權(quán)利要求2或3所述的Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板的制造方法,其特征在于，冷軋后還包括退火處理和/或時(shí)效處理；其中，退火溫度為250 400°C，時(shí)效處理溫度為150 200℃。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種Mg-Ca-Zn-Zr系鎂合金薄板，其化學(xué)成分的重量百分比為Ca0.5～1.0％、Zn0.4～1.0％、Zr0.5～1.0％，其余為Mg和不可避免的雜質(zhì)；該鎂合金薄板平均晶粒尺寸≤10μm，基面織構(gòu)強(qiáng)度≤5，經(jīng)250～400℃退火后基面織構(gòu)強(qiáng)度≤3；室溫極限拉伸比高于AZ31；晶粒尺寸明顯小于同條件下制造的AZ31B薄板平均晶粒尺寸，并且板織構(gòu)顯著弱化。本發(fā)明的鎂合金成分簡(jiǎn)單、無(wú)貴重合金元素，工藝適用面廣，生產(chǎn)成本低，可在汽車(chē)門(mén)內(nèi)板、發(fā)蓋內(nèi)板、行李箱蓋內(nèi)板、內(nèi)飾板、軌道交通車(chē)體以及3C產(chǎn)品外殼等部件作為板材應(yīng)用。
文檔編號(hào)C22C23/04GK103255329SQ20131016332
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)明者梁高飛, 張永杰, 楊旗, 王剛 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司