制备面内各向同性的高塑性镁锂合金板材的工艺的制作方法

本发明涉及镁锂合金成形技术领域，尤其是涉及一种制备面内各向同性的高塑性镁锂合金板材的工艺。

背景技术：

由于镁合金具有质量轻、强度高、刚性好、加工性能好、尺寸稳定性高、抗冲击、衰减性能好及易于回收等优点，是制造汽车、航天航空、电子电器产品等器件的良好材料，镁合金板材的轧制技术研究已经成为材料加工领域的一个重要课题。双相镁锂合金不同于普通的单相镁合金，双相镁锂合金具有两相结构，α相是密排六方结构，β相是体心立方结构。轧制镁锂合金板材由于组织异性往往会出现各向异性尤其是塑性各向异性；在板材的加工过程中，研究人员希望板材在各个方向上的塑性和强度比较平均，这样有利于板材进一步的加工，但是目前并没有较好的双相镁锂合金板的成形工艺。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题提供一种制备面内各向同性的高塑性镁锂合金板材的工艺，室温下该工艺制备的板材在面内各个方向上的伸长率和强度比较平均。

实现该目的的技术方案是：

一种制备面内各向同性的高塑性镁锂合金板材的工艺，包括如下步骤：

1)取纯镁、纯锂、纯铝、纯锌及纯银为熔炼原料，原料成分质量百分比为li:7.0-9.5％，zn:0.4-1.2％，al:0.03-0.1％，ag:0.02-0.06％，其余为mg；通过真空熔炼得到合金液，淬火冷却得到铸态镁锂合金，铸锭浇铸结束后立即在150～250℃保温8～14h进行去应力退火；

2)在250～350℃保温1～5h进行均匀化处理，然后水冷；

3)镁锂合金铸锭的辊轧成型：将辊轧机的上下辊转速均设置为5～15r/min；轧制过程分8～24道次进行，镁锂合金铸锭沿长边进行第一道次轧制，每道次压下量为3％～12％，每道次将镁锂合金铸锭沿同一方向(顺时针或者逆时针)旋转15°～45°，总压下量为50～70％；

4)将轧制后的镁锂合金轧板清洗后烘干，退火，温度为200～350℃，时间为1～5h，冷却方式为水冷。

所述熔炼原料中杂质总含量不超过0.1％。

步骤3)的轧制温度为室温。

步骤3)镁锂合金铸锭的轧制成型是在立式辊轧机上进行。

本发明的有益效果是：本发明生产的镁锂合金轧板在面内各个方向的屈服强度差异不超过8mpa，平均延伸率≥40％，且各个方向的延伸率差异不超过平均延伸率的10％。本发明有效的降低了在镁合金轧板中出现的面内各向异性情况，且塑性处在一个较高的水平，更有利于后续加工。

附图说明

图1为样品5的镁锂合金在面内各个方向上的拉伸应力应变曲线图。

图2为经过单向轧制的对照品1的镁锂合金在面内各个方向上的拉伸应力应变曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。

下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。

实施例1

制备面内各向同性的高塑性镁锂合金板材，按照如下步骤操作：

1)取高纯镁、纯锂、纯铝、纯锌及纯银为熔炼原料，成分质量百分比为li:7.0-9.5％，zn:0.4-1.2％，al:0.03-0.1％，ag:0.02-0.06％，杂质包括s和si等，其中杂质总含量不超过0.1％，其余为mg。通过真空熔炼首先熔化镁、锂及锌得到合金液，充分保温后再加入锌、银，最后对熔炼坩埚直接淬火冷却得到铸态镁锂合金，铸锭浇铸结束后立即在150～250℃保温8～14h进行去应力退火。

2)在250～350℃保温1～5h进行均匀化处理，然后水冷。

3)镁锂合金铸锭的辊轧成型是在立式辊轧机上进行：

①轧制温度为室温；

②将上下辊转速均设置为5～15r/min，调整好上下辊距离，准备轧制；

③轧制过程分8～24道次进行，镁锂合金铸锭沿长边进行第一道次轧制，每道次压下量为3％～12％，每道次将镁锂合金铸锭沿顺时针(或者逆时针，同一块待加工铸锭每次旋转方向是一样的)旋转15°～45°，总压下量为50～70％。

4)将轧制后的镁锂合金轧板清洗后烘干，放入箱式电阻炉后进行退火，温度为200～350℃，时间为1～5h，冷却方式为水冷。

采用上述方法制备样品1～5，使用的镁锂合金原料，各成分的质量百分数如表1所示：

表1样品1～5使用的镁锂合金原料各成分质量分数

在前述步骤1)结束后将镁锂合金铸锭切成45mm×50mm×4.3mm的板材，然后进行均匀化处理和冷却，冷却方式为水冷。随后在轧机上进行轧制。规定第一道次轧制方向为rd方向，之后每一道次将板材沿顺时针旋转一定度数进行轧制。轧制完成后对板材进行退火和冷却处理，冷却方式为水冷。

制备样品1--5时各步骤工艺参数如下表2所示：

表2样品1--5的制备工艺具体参数

制备完成后分别得到厚度为1.5、1.9、1.6、2.0、1.3mm的镁锂合金板材。

将得到的样品5的镁锂合金板材表面进行打磨，去掉氧化皮，用线切割加工成拉伸试样。在室温下进行拉伸试验，拉伸速率为1mm/min。表3给出了样品2、4、5的轧制板材在各个方向上的拉伸力学性能，图1为样品5的镁锂合金多向轧制板材在面内各个方向上的拉伸应力应变曲线图。

表3样品2、4、5多向轧制板材在各个方向上的力学性能

制备对照品1，采用的合金原料同样品5的原料，工艺参数参照样品5的工艺参数，但是对照品1为多道次单向轧制，轧制方向始终沿rd方向，每道次压下量为8％，总道次为8。轧制后也得到1.3mm厚的镁锂合金板材，将对照品1表面进行打磨，去掉氧化皮，用线切割加工成拉伸试样，在室温下进行拉伸试验，拉伸速率为1mm/min。表4给出了经过单向轧制的镁锂合金板材(即对照品1)在面内各个方向上的拉伸力学性能，图2为对照品1在面内各个方向上的拉伸应力应变曲线图。

表4对照品1的镁锂合金单向轧制板材在各个方向上的力学性能

制备对照品2，采用的合金原料为az31镁合金材料，其各成分的质量含量为：al含量为3.01％，zn含量为0.95％，mn含量为0.28％，杂质元素si、fe、cu含量分别为0.022％、0.012％和0.0104％，其余为mg。参照样品5的制备工艺进行加工，与样品5的工艺不同的地方为：轧制温度为350℃，规定第一道次轧制方向为rd方向，之后每一道次将板材沿顺时针旋转45°进行轧制，每道次压下量为11％，总道次为8，总轧制压下量为60％。将轧制后得到的az31镁合金板材表面进行打磨，去掉氧化皮，用线切割加工成拉伸试样。在室温下进行拉伸试验，拉伸速率为1mm/min。表5给出了对照品2的镁合金轧制板材在面内各个方向上的拉伸力学性能。

表5对照品2的az31多向轧制板材在各个方向上的力学性能