镁合金板材加工技术、装备、基础研究最新成果

  一、镁合金板材加工技术、装备、基础研究与产品应用的突破性进展


  镁作为21世纪新型轻质结构材料,潜在应用领域极其广阔。近年来,我国一些镁板加工企业,研究院所、大专院校,积极开展高性能变形镁合金板材加工技术与装备的研究与应用,取得了瞩目的成绩,出现了可喜的新进展:


  1、宽幅镁合金板材轧制技术装备开发与生产新进展(热轧开坯+温轧)


  1)营口银河镁业镁合金板材轧制生产线已正式生产、供货

  由北方重工集团制造,生产线主要由1750mm四辊可逆热轧机、450m精整线、1625mm六辊可逆冷轧机组成。

  ①建成低频半连续铸造高净化镁合金板坯、棒坯生产线:采用东北大学的低频电磁连铸技术,使合金的铸态组织显著细化,合金元素的宏观偏析显著改善,为后续加工产品的性能提供了保证。

  ②主要产品规格:板坯(最大)厚800mm×宽1250mm×长2000mm、350×530×850mm、300×800×1600mm;棒坯:ф800mm、ф600、ф300、ф150等。10-100mm厚×1500-1600mm宽热轧中厚板已正式生产、供货;2.5mm厚×1500mm宽,卷重500Kg薄板已试轧成功。冷轧板厚0.6~1.5mm×1.2~1.5mm宽,卷重:500~1000kg.卷板力学性能均超过国家标准。

  ③实现了镁合金板成卷轧制:板材大批量生产的基础是连轧或成卷轧制。营口银河在四辊精轧机上攻破了成卷轧制的关键技术,实现了成卷精轧生产,为批量化生产和稳定产品质量、降低生产成本奠定了基础。

  ④降低了生产成本:要拓展镁合金板材的应用范围,必须大幅度降低生产成本。营口银河除注重板坯的品质外,还从低成本热轧开坯轧制、温精轧制方面,进行了板形、表面、精度控制技术研究,开展了热轧低温高速大加工率的轧制试验,热轧开坯,从厚350mm板坯,反复轧制到10-12mm厚,中间不需要退火,只需5-8分钟完成,成材率70%。温精轧:由厚12mm,一次轧到4mm,宽1500mm道次压下量近70%,轧制速度:65m/min,成材率85%。突破了宽厚镁板低成本生产关键技术,优化了工艺流程,轧制速度提高了,成材率大大提高了,生产成本降低了,为镁板规模化生产奠定了技术基础。尤其是攻克了成卷轧制技术,为低成本薄板产业化成套技术开发、为解决中国大量原镁转变成高技术含量的镁合金板材和板材加工制品成为可能。


 2)西部钛业的先进大型镁板轧制装备其配套设备

  大型先进的符合镁合金板材加工的专用轧机及其相配套的辅助设备和建立大型镁板轧制生产线,是实现高品质镁合金宽板薄板的产业化重要条件。2010年,西部钛业有限责任公司、开始镁合金板材加工,在目前国内镁板加工领域具有先进大型设备的优势和丰富的镁板生产技术积累。其设备能力:

  (1)2800mm四辊可逆热轧机:具有高刚度、高功率、高轧制力(5500t)的热轧线的主体设备。其配套设备:

  ①先进的可移动辊底式电阻加热炉,在线加热板坯,在线回炉补温;

  ②液压弯辊和轧辊分段冷却装置,可实现辊型、凸度的调节,控制板型;

  ③先进的AGC控制系统,减少厚度的同板差和异板差及控制板形;

  ④在线测温仪及X-ray测厚仪,保证轧制温度和尺寸控制;

  ⑤四重式十一辊热矫直机,消除热轧板的单面或双面波浪弯曲;

  ⑥分段剪、实现板材在线剪切。

  可热轧产品规格:δ4-100×800-2600×~Lmm。


  (2)1780mm六辊可逆冷轧机:最大轧制力3000t,其配套设备:

  ①X-ray测厚仪;②液压弯辊;③AGC控制系统;④工作辊横移串辊装置实现轧制过程板形尺寸控制;⑤冷轧机前配备电阻炉,实现板材在线加热和快速补温,实现镁合金薄板的多火次温轧;⑥依托辊底式电阻炉完成镁合金板材的退火;⑦依托十三辊矫直机完成退火后宽幅中厚板余热矫直;⑧依托二十一辊矫直机完成宽幅薄板冷矫直;⑨依托磨光机和台湾进口的砂光机完成成品表面处理。

  西部钛业有限责任公司从2010年开始镁合金板材加工,可热轧产品规格:(δ4-100×800-2600×~Lmm)。可生产冷/温轧产品规格:(δ0.4-4.0×800~1560×~Lmm)。板材性能分别满足ASTM B90/B90M-2007和GB/T5154-2010标准要求。其中δ2.5mmAZ31B镁合金薄板抗拉强度最高达到400Mpa。


  2、连续铸轧-精轧镁合金板生产线建成


  1)实现了短流程、低成本、高质量镁合金板材批量生产

  闻喜银光镁业集团等三个单位承担的国家科技支撑计划“镁合金板带坯连续铸轧技术及设备开发”专题,2009年1月通过了国家验收。专家给予高度评价:

  ①突破了镁合金连续铸轧流咀优化设计、金属液体均匀布流、工艺参数控制、熔体净化和异地运输等关键技术,开发了镁合金熔炼保温、异地输送、双辊连续铸轧、流咀、铸轧卷取等成套关键设备,形成了具有自主知识产权的镁合金板带双辊连续铸轧成套装备和技术。建成了我国第一条幅宽600mm、厚度0.3-9mm,连续铸轧—精轧镁合金板材生产线,年生产能力达到3000吨,生产AZ31板材抗拉强度达到280Mpa,屈服强度230Mpa,伸长率>25%,专家认为,这标志着我国镁合金板材连续铸轧技术达到国际领先水平。

  ②建成了薄板成卷轧制生产线,突破了镁合金成卷轧制的在线加热温度控制、板形控制等关键技术,开发了镁合金板带材成卷轧制的专用设备,厚度4mm以下带坯卷重达到500Kg以上,形成了具有自主知识产权的成卷轧制装备及技术。已经批量生产并应用于汽车、笔记本电脑外壳及其它产品上。

  ③建立了低频电磁铸造大规格板坯、圆锭坯生产线,为铸轧板材提供了优质的坯料,保证了镁合金薄板的高塑性、高强度、冲压成形性等主要性能明显提高。

  闻喜银光镁业集团通过铸轧生产线,不仅培养出一批镁合金板带连铸和精轧的工程技术人员,而且还形成了以企业为主体,产学研相结合的研究队伍和良性互动的创新机制。不仅注重以市场需求为目标,实现了短流程、低成本、高质量镁合金板材的批量生产,产品已经销售到国内各地及美国、日本、欧盟等国家,而且又开发出国防军工建设急需的特种薄板,产生了良好社会和经济效益。


  2)采用双辊铸轧方式生产镁合金薄板完全可以取代传统轧制镁薄板

  洛阳铜加工集团是我国“一五”期间建设的大型国有企业,除铜加工材外,曾多年采用热轧开坯—冷温轧工艺,生产镁及镁合金板带。2005年开始双辊铸轧试验,并在当年成功试验出6mm厚、600mm宽的AZ31B镁合金铸轧卷,为国内首创。2008年洛铜集团新成立的洛阳铜麒镁业有限公司,继续铸轧试验,力图突破工业化生产的瓶颈,几年的试验,成功生产出规格为6.7×620mm、6.7×1000mm的AZ31B、AZ41M镁合金铸轧卷板,最大卷重达到500Kg,标志着洛铜开发的低成本、短流程镁铸轧板生产技术取得了突破性进展。

  最近,洛铜对传统轧制(铸锭热轧开坯+温精轧)与双辊连续铸轧的两种工艺生产方式,从加工工艺适用范围、产品的金相组织、力学性能等方面进行了分析比较,数据证明,铸轧是实现短流程、低成本生产镁合金板带材的最有效的方法之一,与传统工艺比,省去铣面、探伤、锯切、热轧、切边等多道高能耗、高金属损耗工序,综合成品率由20%提高到50%以上,制造成本降低30%以上。双辊铸轧板坯性能优于铸锭,比热轧板坯稍差,但经过温轧的薄板与传统轧制的薄板各项性能一致,达到了国标GB/T5154-2010的技术要求。洛铜认为:采用双辊连续铸轧方式生产镁合金薄板完全可以取代传统轧制镁薄板的生产方式,且在一定范围内比传统生产方式有更大的加工发展前景和优势。同时,也认为铸轧技术适合生产厚度为4mm以下薄板,不适合中厚板的生产。

 3、准晶镁合金铸轧法探索成功


  近期,闻喜银光镁业集团基于镁合金铸轧成薄带的冷却速度在200-10000℃/S,比镁合金粉末雾化冷却速度(100-1000℃/S)高,对准晶镁合金铸轧法进行了工程探索,认为铸轧方法既有可行性,也容易产业化。经过试验成功获得了准晶镁合金薄板,其抗拉强度为450Mpa,延伸率10。并认为,准晶不同于传统的晶体结构,准晶具有优良的电学性、磁学性、耐热性、不粘性和耐蚀性等特点,还具有高硬度、低磨损、低摩擦因数的性质。准晶的界面能低,容易与α-Mg基体之间形成稳定的界面结合。据报导,快速凝固准晶镁合金材料的抗拉强度达到了935Mpa,比强度远远高于Ti-6Al-4V T6合金(抗拉强度1167Mpa),已经应用在航天器和飞行武器上。

  闻喜银光用铸轧—热挤压—热处理相变工艺制备了准晶相强化镁合金型材,完成了准晶强化镁合金工程化尝试。


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本文作者2019-6-12 10:51
镁途
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