本發(fā)明屬于金屬材料加工領(lǐng)域，具體涉及一種寬幅鎂合金板材控邊軋制方法。

背景技術(shù)：
豐富的鎂資源和顯著的輕量化效果、低能耗且易回收及其他優(yōu)異的特性，成就了鎂合金廣闊的應(yīng)用前景和在未來(lái)材料領(lǐng)域中毋庸置疑的地位。然而其特殊的HCP晶體結(jié)構(gòu)使得低溫條件下滑移系少、塑性差、斷裂韌性較低，雖然在高溫條件下柱面滑移及錐面滑移得以啟動(dòng)，塑性有所提高，但其熱熔小、散熱快，采用傳統(tǒng)的全縱軋、全橫軋、橫-縱軋制、縱-橫軋制等方法軋制鎂合金時(shí)仍然極易出現(xiàn)邊裂、各向異性突出等問(wèn)題，極大的降低了成材率和力學(xué)性能，從而大幅增加了其生產(chǎn)成本，特別是寬幅鎂合金板材軋制成型工業(yè)化生產(chǎn)難以實(shí)現(xiàn)，已成為阻礙鎂合金板材產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展和應(yīng)用的技術(shù)瓶頸之一。也有學(xué)者專門(mén)針對(duì)鎂合金提出了異步軋制、交叉軋制等方法，在晶粒細(xì)化等方面有顯著的效果，但軋后的板坯仍然存在嚴(yán)重的邊裂和各向異性突出等缺陷。造成上述缺陷的主要原因是：軋件在軋制過(guò)程中金屬流動(dòng)遵循最小阻力定律，沿軋件寬度方向中間區(qū)域的金屬向兩側(cè)流動(dòng)的阻力較大，因此主要沿軋制方向縱向延伸；而軋件邊部的金屬由于向邊部流動(dòng)的阻力較小，因此在縱向延伸的同時(shí)也向邊部橫向流動(dòng)，使得邊部的縱向延伸小于中部，而軋件作為一個(gè)整體，邊部必然受到拉應(yīng)力的作用，對(duì)于塑性較好、斷裂韌性較高的鋼或鋁合金等材質(zhì)的軋件，采用上述軋制方式，僅在軋件端部出現(xiàn)“舌”形缺陷，而對(duì)于鎂合金材質(zhì)，則不僅在端部出現(xiàn)“舌”形缺陷，同時(shí)邊部由于參與兩向變形、變形量大，但塑性低、金屬流動(dòng)量有限，變形后的空位得不到有效補(bǔ)充，且鎂合金材質(zhì)斷裂韌性低，因而在拉應(yīng)力作用下還會(huì)出現(xiàn)邊裂。因此，開(kāi)發(fā)一種能夠有效減緩或控制鎂合金板材軋制邊裂及各向異性等缺陷的軋制方法，對(duì)提高成材率和材料性能、促進(jìn)鎂合金板材產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用具有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)鎂合金板材軋制目前存在的問(wèn)題，本發(fā)明目的是提供一種能夠有效減緩或控制鎂合金板材軋制邊裂及各向異性等缺陷的軋制方法，所述寬幅鎂合金板材控邊軋制方法，將已在軋鋼領(lǐng)域得到應(yīng)用的展寬軋制和MAS軋制進(jìn)行重組和優(yōu)化，并針對(duì)鎂合金材料明確給出預(yù)制凸度的確定方法。通過(guò)在橫軋和縱軋前對(duì)軋件預(yù)制邊部凸度，提高邊部金屬的流動(dòng)量，補(bǔ)償常規(guī)軋制后軋件頭尾缺陷，滿足式(1)，如圖1所示陰影區(qū)域，實(shí)現(xiàn)軋制過(guò)程中沿軋制方向金屬同步流動(dòng)，使這種低斷裂韌性材質(zhì)的軋件在軋制變形過(guò)程中邊部與中部協(xié)調(diào)變形，從而減緩或消除邊裂，提高寬幅鎂合金板材軋制成材率，降低成本；同時(shí)，在縱—橫—縱的軋制過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了正交軋制，可有效弱化常規(guī)軋制時(shí)的各向異性缺陷，提高材料性能，因而為促進(jìn)鎂合金板材產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用提供技術(shù)支持。式中，Δh為預(yù)制凸度時(shí)的壓下量；LC預(yù)制凸度后坯料軋向長(zhǎng)度；LAB為凸度在水平方向長(zhǎng)度；SDEF為區(qū)域DEF的面積，針對(duì)特定合金牌號(hào)，由該條件下采用常規(guī)軋制時(shí)軋件端部缺陷經(jīng)驗(yàn)值獲得，如圖1所示。本發(fā)明包括：預(yù)制橫軋邊部凸度、正交控邊展寬軋制及預(yù)制縱軋邊部凸度、正交控邊縱向精軋等三大步驟，具體發(fā)明過(guò)程如下：(1)預(yù)制橫軋邊部凸度，如圖2(a)所示：先將軋件進(jìn)行縱向軋制，并在此軋制過(guò)程中預(yù)制端部凸度，即預(yù)制橫軋邊部凸度，軋前根據(jù)軋機(jī)輥面有效長(zhǎng)度及軋件寬度、長(zhǎng)度、厚度確定壓下量及軋后端部凸度，其確定原則是：軋制前后軋件寬度近似不變，且該道次軋后軋件的長(zhǎng)度應(yīng)小于等于輥面有效長(zhǎng)度，方可進(jìn)行下一道次軋件轉(zhuǎn)向90°后的橫軋，為了使軋制效率最大化，取該道次軋后軋件的長(zhǎng)度等于輥面有效長(zhǎng)度，由式(2)可得預(yù)制橫軋邊部凸度及其水平長(zhǎng)度；然后將軋件旋轉(zhuǎn)90°準(zhǔn)備進(jìn)行正交控邊展寬軋制。(2)正交控邊展寬軋制及預(yù)制縱軋邊部凸度，如圖2(b)所示：完成步驟(1)所述的軋制過(guò)程后，進(jìn)行橫向?qū)捳管堉?，使展寬后的軋件寬度等于成品寬度，本環(huán)節(jié)至少需要兩道次軋制，且在最后一道次預(yù)制縱軋邊部凸度，邊部凸度及其水平長(zhǎng)度仍然由(2)式確定。(3)正交控邊縱向精軋，如圖2(c)所示：完成步驟(2)所述的預(yù)制縱軋邊部凸度后，先將軋件旋轉(zhuǎn)90°，然后進(jìn)行縱向多道次小壓下軋制，直至目標(biāo)厚度，完成軋制。式中，hAC為預(yù)制邊部凸度；LAB為凸度在水平方向長(zhǎng)度；Lg在預(yù)制橫軋邊部凸度時(shí)，為軋后軋件長(zhǎng)度即工作輥可軋最大寬度，在預(yù)制縱軋邊部凸度時(shí)，為成品寬度；Δh為預(yù)制邊部凸度時(shí)的壓下量；α為修正系數(shù)，與合金牌號(hào)、壓下系數(shù)及常規(guī)軋制時(shí)邊裂缺陷沿板寬方向深度有關(guān)，取值150～350；H、L、W依次為軋件預(yù)制凸度前的厚度、長(zhǎng)度和寬度；h為軋件預(yù)制凸度后非凸度區(qū)域的厚度。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)及積極效果：1.采用本發(fā)明的控邊軋制方法，在適宜的軋制條件下，可有效控制鎂合金板材軋制過(guò)程中的頭尾缺陷繼而減緩或消除邊裂發(fā)生，提高成材率，從而大幅降低生產(chǎn)成本；同時(shí)本方法中所述的旋轉(zhuǎn)軋件進(jìn)行正交軋制，可有效弱化常規(guī)軋制時(shí)的各向異性缺陷，提高板材性能及生產(chǎn)效益。2.采用本發(fā)明的控邊軋制方法，經(jīng)過(guò)前兩步的軋制后，鎂合金軋件的晶粒得到細(xì)化，力學(xué)性能得以提高，因此在正交控邊縱向精軋階段可實(shí)現(xiàn)大壓下軋制，軋制效率得到提高。3.本發(fā)明過(guò)程雖針對(duì)鎂合金材質(zhì)進(jìn)行，但該方法適用范圍廣泛，可應(yīng)用于鈦合金、鉬合金等難變形金屬金材料軋制邊裂的控制；附圖說(shuō)明圖1凸度預(yù)制分析示意圖；圖2寬幅鎂合金板材控邊軋制法流程圖，圖中實(shí)線為本發(fā)明所述控邊軋制方法軋后的板型，虛線為常規(guī)軋制軋后的板型。圖2(a)預(yù)制橫軋邊部凸度；圖2(b)正交控邊展寬軋制及預(yù)制縱軋邊部凸度；圖2(c)正交控邊縱向精軋。具體實(shí)施方式坯料為AZ31B鎂合金鑄錠，規(guī)格為：厚×寬×長(zhǎng)＝360mm×1000mm×1500mm，軋機(jī)設(shè)備為四輥軋機(jī)，工作輥：軋后成品：厚×寬＝50mm×2000mm，則根據(jù)本發(fā)明所述方法：首先確定預(yù)制橫軋邊部凸度，根據(jù)既定軋機(jī)工作輥規(guī)格，得Lg＝2000mm，針對(duì)鎂合金AZ31材質(zhì)及坯料規(guī)格及軋后尺寸，取α＝335，由(2)式可得：hAC＝55mm，LAB＝364mm，Δh＝110mm，即可按照?qǐng)D2(a)所示流程完成預(yù)制橫軋邊部凸度；然后對(duì)已90°旋轉(zhuǎn)的軋件進(jìn)行控邊展寬軋制，共進(jìn)行兩道次，第一道次軋制后原坯料寬度展寬到1500mm，Δh＝70mm，第二道次進(jìn)行預(yù)制縱軋邊部凸度軋制，軋后原坯料寬度展寬到成品寬度，即Lg＝2000mm，取α＝335，由(2)式可得：此時(shí)hAC＝27.5mm，LAB＝364mm，Δh＝55mm；最后對(duì)已完成預(yù)制縱軋邊部凸度的軋件轉(zhuǎn)向90°，進(jìn)行多道次小壓下縱軋，直指目標(biāo)厚度。