论文摘要
中国是镁资源大国，但是目前的产品及应用还停留在初级阶段。针对我国的技术发展水平，尽快开发一种短流程、低能耗、高质量镁合金薄板的生产工艺，是当前市场对镁合金生产厂家提出的新课题。传统镁合金板材的生产是用铸造厚板坯经过多道次轧制，中间需要退火，生产流程长；镁合金连续铸轧工艺流程短，但仅用于生产厚板。本文借鉴铝合金的连续铸轧+轧制工艺，寻求低成本、高质量的镁合金板材生产工艺。首先从坩埚的选材与冶金角度控制镁合金熔融金属液的质量，采用AZ31B镁合金连续铸轧工艺生产的7mm厚镁合金板材，然后对连续铸轧板材进行预处理，最终通过轧制得到优良性能的薄板。本文选择2Cr13和Q235两种材料进行耐镁合金液腐蚀能力实验，分别把两种材料的试样在660℃的镁合金液中浸泡24h，48h和72h。用金相显微镜观察浸泡后试样与镁合金液接触表面的金相，并且测量试样表面腐蚀层的厚度。实验得到两种材料表面腐蚀层厚度随浸泡时间变化的曲线，浸泡24h后，两种材料表面腐蚀层厚度相差不大，分别为46μm和48μm；而浸泡72h后，腐蚀层厚度分别为50μm和107μm。金相分析发现：2Cr13腐蚀层很平整，而Q235腐蚀层中含有大量裂纹，平整的腐蚀层能有效阻碍2Cr13进一步被腐蚀，有裂纹的腐蚀层则无法起到这种钝化作用。用2Cr13作坩埚比用Q235能显著提高坩埚寿命。预处理工艺对材料的性能和组织有很大的影响。本文对连续铸轧板材进行不同保温温度和不同保温时间的预处理，分别选取300℃、350℃、400℃和450℃四个温度，并在每个温度下选取2h、4h、6h和8h四个保温时间，选择水冷和空冷两种冷却方式分别进行实验。用金相显微镜观察不同预处理工艺获得试样的金相，并对试样进行硬度测试。考虑用于轧制的板材组织要求晶粒细小均匀，且要求硬度相对较小，以此为依据，得到最佳的预处理工艺为：保温温度400℃，保温时间4-6h，空冷。在此预处理工艺下，镁合金连续铸轧板材的组织为晶粒尺寸约为10μm的均匀细晶组织，硬度在65HV左右。本文还对经过预处理和没有经过预处理连续铸轧镁合金板材进行压缩实验。选取200℃、250℃和300℃三个温度参数，选择0.1s-1、0.01s-1和0.001s-1三种变形速率进行应变程度为0.6的压缩实验，并在300℃下以0.1s-1的应变速率对未经预处理板材进行不同变形程度的压缩，获得了相应的应力-应变曲线。比较不同变形工艺下板材的组织，得到最佳的热轧参数为：变形温度为300℃，变形速率0.1s-1，变形程度为0.6。此工艺得到晶粒尺寸平均为5μm的均匀细晶组织。实验发现，没有经过预处理的连续铸轧板材轧制后组织中有未破碎的大颗粒，预处理工艺有助于连续铸轧板材轧制获得细晶组织。根据实验得到的应力-应变曲线，利用线性回归，得到了经过预处理的连续铸轧板材的流动应力模型，为进一步对连续铸轧板材变形过程的研究提供了基础数据。