專利名稱：：Az31b鎂合金沖壓板材制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于板材制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種AZ31B鎂合金沖壓板材制備方法。
背景技術(shù)：
：鎂合金具有質(zhì)輕、比剛度、比強(qiáng)度高、電磁屏蔽性好和回收再利用容易等一系列優(yōu)良性能，在國內(nèi)外受到了廣泛的重視，被視為21世紀(jì)的綠色金屬材料。作為比鋁更輕的材料，鎂遠(yuǎn)沒有發(fā)揮其應(yīng)有的使用價(jià)值，有巨大的發(fā)展?jié)摿?。鎂合金板材目前主要應(yīng)用于航空航天及軍事領(lǐng)域，前蘇聯(lián)、德國和美國研究較早，成效較為顯著，主要以中厚板為主。隨著汽車工業(yè)、計(jì)算機(jī)、儀器儀表等3C產(chǎn)品的興起，適應(yīng)輕型化、便攜化等發(fā)展趨勢，鎂合金的需求驟增。以提高鎂合金板材的產(chǎn)量、質(zhì)量、改善性能的研究熱潮在世界范圍內(nèi)掀起。關(guān)于鎂合金板材沖壓成型工藝技術(shù)，國內(nèi)還沒有進(jìn)行系統(tǒng)研究，國外也才進(jìn)行了少量的研究。Sugamata等人測試了AZ31B鎂合金的杯突試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在室溫下鎂合金具有較低的深沖比和Ericheii值，隨著溫度的升高，這兩個(gè)參數(shù)也相應(yīng)提高。在110'C時(shí)，最大深沖比為1.67，溫度升高到180'C，最大深沖比可提高到2.2。KDroder等研究認(rèn)為在200至250'C時(shí)，AZ13B鎂合金的深沖比可達(dá)2.52，可以實(shí)現(xiàn)鎂合金的沖壓成型，使鎂合金板材沖壓件在工業(yè)上的應(yīng)用成為可能。臺(tái)灣學(xué)者陳富國等研究了AZ31B板材的成形極限，CCV值等成形性能，但僅限于成形性能的研究，并沒成形產(chǎn)品的報(bào)道。德國學(xué)者E.Doege等研究了AZ31B板材的熱成形性能。200250'C時(shí)，極限拉延比emax-2.52。同時(shí)指出，鎂合金板材沖壓時(shí)，必須對模具進(jìn)行加熱，并給出了模擬零件的沖壓照片。重慶大學(xué)研究了鎂合金板材的織構(gòu)和各向異性，軋制鎂合金板材織構(gòu)主要是基面織構(gòu)為主的板織構(gòu)。冷軋后，基面向軋制方向傾斜，使該方向的塑性得到明顯改善。在電子工業(yè)中，采用鎂合金板材沖壓技術(shù)生產(chǎn)的手機(jī)、電視、電腦外殼與相應(yīng)的壓鑄件產(chǎn)品相比，有壁薄及生產(chǎn)率高等優(yōu)勢。因此鎂合金沖壓件具有良好的應(yīng)用前景，開發(fā)鎂合金板材沖壓及其相關(guān)技術(shù)具有重要的理論意義與社會(huì)效益。但是，由于鎂合金晶體結(jié)構(gòu)是密排六方(Hcp)，塑性較差，成形困難，成材率低，加之人們對鎂合金易燃、不耐腐蝕等缺點(diǎn)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致變形鎂合金板材沖壓沒有得到大規(guī)模應(yīng)用，變形鎂合金及成形工藝的研究還很不充分。變形鎂合金的板材、型材以及鍛件主要在航空、航天及軍事等領(lǐng)域應(yīng)用，沒有普及到民用領(lǐng)域。在節(jié)約資源和減少污染的社會(huì)要求下，變形鎂合金利于可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，急需轉(zhuǎn)變觀念、加快研究，推動(dòng)它在民用領(lǐng)域中的應(yīng)用。目前鎂合金沖壓板材在軋制時(shí)需要解決的問題(l)鎂合金具有密排六方結(jié)構(gòu)，低于225"C時(shí)，塑性變形限于基面{0001}<1120>滑移及錐面{1012}<1011>孿生。其低溫變形只有三個(gè)幾何滑移系和兩個(gè)獨(dú)立滑移系。因此鎂合金的冷軋性能差，易開裂。(2)常規(guī)的鎂合金沖壓板材在沖壓過程中往往容易出現(xiàn)開裂、褶皺、坍塌等現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。這些沖壓工藝因素較多，情況較為復(fù)雜，需要深入研究。
發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種在室溫下成型性能好，冷沖時(shí)不易開裂，成品率高的AZ31B鎂合金沖壓板材制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是該AZ31B鎂合金沖壓板材制備方法是按下列步驟實(shí)現(xiàn)的1、沖壓板材制備采用AZ31B鎂合金扁錠，扁錠在箱式電阻爐中進(jìn)行均勻化處理，處理溫度為420450°C,保溫18小時(shí)；2、板材軋制板材的軋制工藝流程為扁錠一銑面一修磨一加熱一熱軋一冷軋一退火一性能檢測一成品，其中(l)熱軋的開軋溫度450460。C，熱軋道次變形量為1520%，終軋溫度為300士10。C,加熱溫度為430450°C，保溫時(shí)間為1-1.5小時(shí)，反復(fù)進(jìn)行，直至板材厚度為12mm;(2)冷軋采用多道次小變形量軋制，道次變形量約5%左右，總冷軋變形量控制在25%以下，成品板材的厚度為1.01.5mm;(3)退火工藝在26030(TC進(jìn)行再結(jié)晶退火，保溫時(shí)間控制在6090分鐘。采用上述技術(shù)方案的有益效果AZ31B鎂合金變形主要是孿生、滑移等兩種形式。變形溫度小于300'C時(shí)，孿生在塑性變形中起著一定的作用，隨著溫度升高，滑移的比重增大，并為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶提供了形核條件。在25045(TC變形溫度范圍內(nèi)，鎂合金變形都會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。據(jù)此，鎂合金的最佳變形溫度在300350'C范圍，變形抗力低，塑性好，易于成形。AZ31B鎂合金在中溫變形時(shí)，形成局部動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織一"項(xiàng)鏈"狀組織，隨著變形溫度提高，"項(xiàng)鏈"狀組織逐漸較少或消失。在較高溫度下變形時(shí)，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織均勻。當(dāng)變形溫度高于45(TC時(shí)，變形后的晶粒明顯長大。故對AZ31B鎂合金扁錠進(jìn)行均勻化處理，消除成分偏析,保證組織均勻，改善了鎂合金扁錠的成形性能，其金相組織見圖1，從源頭上改善AZ31B鎂合金板材的成形性能。在板材軋制中在溫度在300°C以上軋制，具有很好的塑性，可以采用大的道次變形量進(jìn)行軋制。當(dāng)軋制溫度低于300。C后，板材的塑性下降，在冷軋時(shí)，首次變形量為5%左右，總變形量應(yīng)控制在25%以內(nèi)，可以避免出現(xiàn)邊裂。AZ31B板材冷軋后顯微組織內(nèi)存在大量的位錯(cuò)和孿晶組織，使其強(qiáng)度提高，但塑性卻顯著降低。為了獲得最佳的綜合力學(xué)性能，需采用適當(dāng)?shù)耐嘶鸸に囘M(jìn)行處理，消除變形組織，改善綜合力學(xué)性能。見表1退火AZ31B板材的力學(xué)性能表l退火AZ31B板材的力學(xué)性能取樣方向抗拉強(qiáng)度，MPa延伸率，％O02541745°26219卯°27018從表中可以看出，冷軋退火后的綜合力學(xué)性能得到了顯著提高。如圖2、3冷軋后的鎂合金板材分別經(jīng)過26(TC和35(TC退火處理，保溫時(shí)間分別為10、30、60、卯、120min，其典型顯微組織。通過本發(fā)明方法軋制的AZ31B鎂合金板材，伸長率可達(dá)18%以上，強(qiáng)度可達(dá)270Mpa，屈強(qiáng)比(^/(7b)較高；塑性應(yīng)變比,值可達(dá)1.56，高的r值有利于沖壓成形加工；AZ31B板材的應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù)w值在軋向、橫向與斜向的差別不大，在0.163和0.181之間，有利于改善沖壓成形性能。應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù)w值經(jīng)過交叉軋制后得到提高，有利于改善沖壓成形性能。表3為AZ31B板材軋制后的沖壓性能表3AZ31B板材軋制后的沖壓性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注取樣方向中0。表示軋制方向，卯。表示垂直于軋制方向，45。表示與軋制方向成45°。從表3中可以看出，不同狀態(tài)的AZ31B板材的力學(xué)性能存在較大的差異。熱軋狀態(tài)的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于冷軋狀態(tài)的相應(yīng)指標(biāo)，然而其延伸率又比冷軋狀態(tài)的相應(yīng)指標(biāo)高。說明溫軋狀態(tài)的顯微組織與冷軋狀態(tài)的顯微組織比較接近。熱軋狀態(tài)各方向上抗拉強(qiáng)度相差不大，但是橫向的延伸率僅僅有710%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于軋制方向和斜向的延伸率，說明AZ31B鎂合金熱軋板材存在較大的塑性各向異性。冷軋其抗拉強(qiáng)度指標(biāo)比熱軋狀態(tài)高接近70MPa，但是其延伸率指標(biāo)卻比熱軋狀態(tài)低，主要原因是板材通過冷軋后，變形組織內(nèi)形成了大量的孿晶，位錯(cuò)密度很大，使強(qiáng)度指標(biāo)得到極大提高，但是塑性指標(biāo)卻降低很多。要改善冷軋板材的力學(xué)性能就必須進(jìn)行退火，在退火過程中變形組織產(chǎn)生回復(fù)或者再結(jié)晶，降低位錯(cuò)密度，改善綜合力學(xué)性能，提高板材沖壓性能。對通過本方法軋制的AZ31B板材的杯突、擴(kuò)孔、拉深和彎曲等模擬成形性能試驗(yàn)，厚度為12mm的板材極限脹形高度為4.90mm;極限平均擴(kuò)孔率為5.70%;第一次極限拉深系數(shù)為0.788，拉深比為1.268，最小相對彎曲半徑rmin/t約為5.0。故AZ31B鎂合金沖壓板材在室溫下成型性能好，冷沖時(shí)不易開裂，成品率高。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1為AZ31B鎂合金扁錠顯微組織。圖2為AZ31B鎂合金熱軋板材顯微組織。圖3為AZ31B鎂合金冷軋板材顯微組織具體實(shí)施例方式AZ31B鎂合金沖壓板材制備方法是按下列步驟實(shí)現(xiàn)的1、沖壓板材制備采用AZ31B鎂合金扁錠，AZ31B鎂合金扁錠的化學(xué)成分(質(zhì)量百分比比)如下表，AlMnZnSiCuNiFeMg2.920.341.010.050.00240.00450.0043余量扁錠首先通過銑面將由澆鑄過程中帶來的表面缺陷銑去，并將棱角加工成圓角。再將扁錠在箱式電阻爐中進(jìn)行均勻化處理，處理溫度為420450°C,保溫18小時(shí)，扁錠均勻化處理后的顯微組織見圖1;2、板材軋制板材的軋制工藝流程為扁錠一銑面一修磨一加熱一熱軋一冷軋一退火一性能檢測一成品，軋制速度穩(wěn)定在lm/s，加熱在箱式電阻爐中進(jìn)行，熱軋的開軋溫度450460°C，熱軋道次變形量為1520%,終軋溫度為300±10°C，加熱溫度為430450°C，保溫時(shí)間為1小時(shí)，反復(fù)進(jìn)行，直至板材厚度為1.52.5mm，熱軋后板材的顯微組織見圖2;(2)冷軋采用多道次小變形量軋制，道次變形量約5%左右，總冷軋變形量控制在25%以下，成品板材的厚度為1.01.5mm，冷軋后的板材顯微組織見圖3;(3)退火工藝在260300'C進(jìn)行再結(jié)晶退火，保溫時(shí)間控制在6090分鐘。權(quán)利要求1、一種AZ31B鎂合金沖壓板材制備方法，其特征在于是按下列步驟實(shí)現(xiàn)的a、沖壓板材制備采用AZ31B鎂合金扁錠，扁錠在箱式電阻爐中進(jìn)行均勻化處理，處理溫度為420～450℃，保溫18小時(shí)；b、板材軋制板材的軋制工藝流程為扁錠→銑面→修磨→加熱→熱軋→冷軋→退火→性能檢測→成品，(a)其中熱軋的開軋溫度450～460℃，熱軋道次變形量為15～20％，終軋溫度為300±10℃，加熱溫度為430～450℃，保溫時(shí)間為1～1.5小時(shí)，反復(fù)進(jìn)行，直至板材厚度為1.5～2mm；(b)冷軋采用多道次小變形量軋制，道次變形量約5％左右，總冷軋變形量控制在25％以下，成品板材的厚度為1.0～1.5mm；(c)退火工藝在260～300℃進(jìn)行再結(jié)晶退火，保溫時(shí)間控制在60～90分鐘。全文摘要本發(fā)明公開了一種AZ31B鎂合金沖壓板材制備方法是按下列步驟實(shí)現(xiàn)的1.沖壓板材制備采用AZ31B鎂合金扁錠在箱式電阻爐中進(jìn)行均勻化處理，處理溫度為420～450℃，保溫18小時(shí)；2.板材軋制工藝流程為扁錠→銑面→修磨→加熱→熱軋→冷軋→退火→性能檢測→成品，熱軋的開軋溫度450～460℃，熱軋道次變形量為15～20％，終軋溫度為300±10℃，加熱溫度為430～450℃，保溫時(shí)間為1～1.5小時(shí)，直至板材厚度為1～2mm；冷軋道次變形量約5％左右，總冷軋變形量控制在25％以下，成品板材的厚度為1.0～1.5mm；在260～300℃再結(jié)晶退火，保溫時(shí)間控制在60～90分鐘。該方法制備的板材，在室溫下成型性能好，冷沖時(shí)不易開裂，成品率高，可用于沖壓生產(chǎn)的手機(jī)、電視、電腦外殼等壁薄產(chǎn)品。文檔編號B23P17/00GK101474745SQ20091006411公開日2009年7月8日申請日期2009年1月20日優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日發(fā)明者劉品瀟,盧志文,張洪峰,彭偉平,李培杰,暢為航申請人:清華大學(xué);盧志文