鎂合金是實際應(yīng)用中質(zhì)量輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，同時，鎂合金具有比強度和比剛度高、彈性模量大、生物相容性好、導(dǎo)熱導(dǎo)電性好、電磁屏蔽能力強和阻尼減震性能好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運輸、軍工、裝備制造和3C電子等領(lǐng)域，被譽為“二十一世紀具發(fā)展前景的綠色工程材料”。
壓下制度是板材軋制制度核心的內(nèi)容，直接關(guān)系著生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。一般來說，鎂合金的壓下量分配主要取決于各種合金的加熱溫度及此溫區(qū)內(nèi)合金的強度和塑性指標(biāo)、軋制速度、軋輥大安全負荷、軋輥直徑大小等因素。道次壓下量和總變形量均對鎂合金軋制板材的組織和性能有很大影響。增大道次壓下量和總變形量有利于細化晶粒，提高力學(xué)性能。但當(dāng)壓下量超過其臨界變形程度時，在軋板表面或邊部容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。若軋制前板材內(nèi)具有織構(gòu)，則坯料的厚度對軋板的微觀組織和力學(xué)性能也會造成一定的影響。其原因在于當(dāng)坯料厚度不同時，軋板法向與軋制合力之間的火角也會有所差異，使各種塑性變形機制的作用發(fā)生改變。
鎂合金具有密度小、比強度和比剛度高、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能好、無磁性、屏蔽性好和無毒等特點,同時也具有易于回收、可再生利用和環(huán)境友好等性能,因而鎂合金材料被譽為“21世紀的綠色結(jié)構(gòu)材料”,在軍工、航空航天、交通工具、機械電子及3C電子產(chǎn)品等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[1].
按照加工方法,鎂合金可以分為鑄造鎂合金和變形鎂合金.鑄造鎂合金與變形鎂合金相比,其制備技術(shù)相對成熟,但產(chǎn)品力學(xué)性能明顯比變形鎂合金差,產(chǎn)品尺寸、形狀存在一定的限制,且容易產(chǎn)生組織缺陷,導(dǎo)致應(yīng)用范圍受到很大的限制.因此,變形鎂合金的研究和生產(chǎn)已經(jīng)成為鎂工業(yè)發(fā)展的一個重要方向.
近年來,鎂合金板帶材的生產(chǎn)和研究成為鎂合金行業(yè)主要的熱點.但與常用的鋼鐵、銅、鋁等金屬相比,鎂合金板帶材在合號、生產(chǎn)技術(shù)、工業(yè)產(chǎn)量、市場應(yīng)用、研究開發(fā)和工藝數(shù)據(jù)等方面存在較大差距,還處于規(guī)模開發(fā)與市場應(yīng)用的初級階段[2].
制約鎂合金板材發(fā)展的因素很多,主要的是鎂的滑移系少,室溫塑性變形能力差,只有溫度升高到220 ℃以上時,鎂合金才能獲得較好的變形能力.因此,鎂合金熱加工過程中往往需要進行多次加熱.與擠壓件和鍛件生產(chǎn)相比,鎂板的軋制難度更大,主要體現(xiàn)在軋制過程中板材易產(chǎn)生裂紋、產(chǎn)品存在各向異性、道次壓下量小、生產(chǎn)效率低、成品率低等方面,但以軋制方式生產(chǎn)板材產(chǎn)品是鎂合金大規(guī)模開發(fā)和應(yīng)用的重要標(biāo)志.
鎂合金板材雖然生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜,但技術(shù)含量和附加值高,同時也是鎂合金大量應(yīng)用的重要方向和標(biāo)志.目前,鎂合金板材的生產(chǎn)主要有以下三種方法:鑄錠熱軋開坯法、擠壓開坯軋制法和雙輥鑄軋法.擠壓開坯法主要用于生產(chǎn)薄板,但板材的寬度受到限制.鑄軋法是低成本鎂合金板材生產(chǎn)工藝,但比鋁鑄軋難度要大得多,主要原因是分流困難,氧化夾雜難以控制,同時也存在合金元素偏析等問題,產(chǎn)品質(zhì)量不如軋制法,且目前還處于探索階段,不具備產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的條件,要實現(xiàn)寬幅板材的鑄軋生產(chǎn)更是難上加難.鑄錠熱軋開坯法盡管是傳統(tǒng)的鎂合金板材生產(chǎn)方法,但優(yōu)點是生產(chǎn)的規(guī)格多,不僅可以生產(chǎn)鎂合金厚板材,也可以進一步軋制成薄板材,并且可以生產(chǎn)寬幅板材,而寬幅板材是鎂合金應(yīng)用具戰(zhàn)略意義的標(biāo)志.但用該方法進行板材軋制的成品率低,生產(chǎn)成本高,價格因素成為限制該工藝生產(chǎn)鎂板帶材應(yīng)用的瓶頸之一
國內(nèi)利用鑄錠熱軋開坯塊式法生產(chǎn)鎂合金板材的公司早有東北輕合金廠(目前為中鋁東北輕合金有限責(zé)任公司)和洛陽銅加工廠(目前為中鋁洛陽銅業(yè)有限公司,簡稱中鋁洛銅),以及后來的洛陽華凌/鑫友鎂業(yè)公司、營口銀河鎂鋁合金有限公司、西部鈦業(yè)有限責(zé)任公司等.其中,中鋁洛銅在研發(fā)、工藝技術(shù)、合號開發(fā)、生產(chǎn)和市場供應(yīng)等方面都走在前列.截至目前,中鋁洛銅已向國內(nèi)外的航空航天及軍事領(lǐng)域、民用市場、生產(chǎn)教學(xué)等供應(yīng)了10 000 t左右的鎂合金板帶材.一直到上世紀末,國內(nèi)可生產(chǎn)鎂板帶的企業(yè)僅此一家,為我國軍工與國民經(jīng)濟發(fā)展作出了貢獻.
鎂合金熱軋開坯、溫冷軋成卷技術(shù)的試驗性軋制早出現(xiàn)在前蘇聯(lián).1970―1974年,前蘇聯(lián)輕合金研究院曾研究了軋制鎂合金帶卷的可能性.開發(fā)了250 mm×850 mm的大規(guī)格鑄造工藝,并在2 800 mm四輥軋機上經(jīng)過11～15道次,熱軋到6.0～7.5 mm厚,然后在1 200 mm四輥可逆溫冷軋機上進行了帶卷軋制試驗.帶卷加熱到380～400 ℃,將一些低合金化的鎂合金帶材卷軋制到2.0 mm的厚度,甚至軋制到1.2 mm.
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