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变形镁合金AZ31B,具有较高的抗振能力和吸热性能,因而是制造飞机轮毂的理想材料。镁合金AZ31B在汽油、煤油和润滑油中很稳定,适于制造发动机齿轮机匣、油泵和油管,又因在旋转和往复运动中产生的惯性力较小而被用来制造摇臂,舱门和舵面等活动零件。民用机和飞机、尤其是轰炸机广泛使用镁合金制品。的美国B-52轰炸机的机身部分就使用了镁合金板材635公斤,挤压件90公斤,铸件超过200公斤。镁合金也用于导弹和卫星上的一些部件,如中国“”地空导弹的仪表舱、尾舱和发动机支架等都使用了镁合金。
AZ31B镁合金在汽车上的应用也很广泛。如离合器壳体、阀盖、变速箱体气缸盖、空调机外壳等。方向盘、转向支架、刹车支架等。为了在汽车受到撞击后提高吸收冲击力和轻量化,在方向盘和坐椅上使用镁合金。根据有关研究,汽车所用燃料的60%是消耗于汽车自重,汽车自重每减轻10%,其燃油效率可提高5%以上;汽车自重每降低100 kg,每百公里油耗可减少0.7 L左右,每节约1 L燃料可减少CO2排放2.5 g,年排放量减少30%以上。所以减轻汽车重量对环境和能源的影响非常大,汽车的轻量化成必然趋
轧制是生产镁合金板材的主要方法之一,可灵活生产不同厚度和宽度的板材。轧制是塑性成形方法中制备镁合金板材经济有效的方法,轧制过程可以细化晶粒,改善组织并显著提高合金的力学性能,多年来已经发展了许多种轧制技术。然而,目前镁合金板材轧制技术还不成熟,轧后板材各向异性高,冲压成形性差,边缘开裂严重,材料利用率低,因此,需要通过研究镁合金板材的轧制方法来促进镁合金发展。
轧制是生产镁合金板材的主要方法。轧制用镁合金坯料可以是铸坯、挤压坯或锻坯。锭坯在轧制前需进行铣面,以除掉表面缺陷。对于塑性加工性能较好的镁合金而言,可以直接采用铸锭进行轧制,但为了提高其变形能力,在轧制前需进行均匀化或固溶处理,目的是使第二相充分溶解,合金的成分和组织更加均匀,从而减小轧制过程中因不均匀变形所导致的材料内部的附加应力。对于塑性加工性能较差的镁合金,铸锭直接轧制较为困难,此时可以采用挤压坯或锻坯进行轧制。轧制温度是镁合金轧制时重要的工艺参数。轧制温度对镁合金板材组织性的影响,其实质是通过对轧制时的塑性变形机制和动态再结晶过程的影响而实现的。当在较低的温度下进行轧制时,孪生是其中主要的塑性变形机制,形变组织中会产生密集的孪晶。此时因温度较低而不能发生动态再结晶,晶粒不能在变形过程中得到细化,结合后续的退火处理使其发生静态再结晶才能细化晶粒。热轧时,塑性变形在再结晶温度以上进行,在变形的同时伴随着再结晶的发生,初始的大晶粒可以通过再结晶而细化,使合金的力学性能提高。
镁合金在轧制过程中易形成(0001)基面织构,成品板材通常具有很强的各向异性,这对冲压特别是拉深极为不利。采用交叉轧制的方法(即在轧制过程中,每轧一道次后将板材转达90,再进行轧制),轧向和横向交替变化,不仅可以使锭坯长宽比灵活配合,而且能导致晶粒均匀化和等轴化,降低各向异性、改善板材性能。
国内利用铸锭热轧开坯块式法生产镁合金板材的公司早有东北轻合金厂(目前为中铝东北轻合金有限责任公司)和洛阳铜加工厂(目前为中铝洛阳铜业有限公司,简称中铝洛铜),以及后来的洛阳华凌/鑫友镁业公司、营口银河镁铝合金有限公司、西部钛业有限责任公司等.其中,中铝洛铜在研发、工艺技术、合号开发、生产和市场供应等方面都走在前列.截至目前,中铝洛铜已向国内外的航空航天及军事领域、民用市场、生产教学等供应了10 000 t左右的镁合金板带材.一直到上世纪末,国内可生产镁板带的企业一家,为我国与国民经济发展作出了贡献.
镁合金热轧开坯、温冷轧成卷技术的试验性轧制早出现在前苏联.1970―1974年,前苏联轻合金研究院曾研究了轧制镁合金带卷的可能性.开发了250 mm×850 mm的大规格铸造工艺,并在2 800 mm四辊轧机上经过11~15道次,热轧到6.0~7.5 mm厚,然后在1 200 mm四辊可逆温冷轧机上进行了带卷轧制试验.带卷加热到380~400 ℃,将一些低合金化的镁合金带材卷轧制到2.0 mm的厚度,甚至轧制到1.2 mm.
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