[01482715]镁合金大尺寸锭坯制备与宽幅板材轧制技术

镁合金板材的发展一直受两个主要“瓶颈”制约。第一,大尺寸、高质量镁合金锭坯制备困难;第二,镁合金板材的成材率低、质量差、成本高。 本项目针对镁合金行业中的上述关键、共性问题,在镁合金熔体净化、铸造以及板材轧制方面开展了大量研究工作。首先,研究镁合金熔体中夹杂、熔剂和杂质元素的聚合、长大、分离机制和超声波场、浮游气体作用下熔体中夹杂和气体的非平衡偏聚以及定向迁移分离行为,建立空化泡、浮游气体泡对熔体中杂质的活化、改性、吸附与定向分离行为的模型与动力学。并基于该模型开发出超声-浮游气体组合镁合金熔体净化技术及设备。利用该技术和设备,最高可使镁合金铸锭洁净度达到ASTM E155-00标准AA级,氢含量由20ppm降低到8ppm。 其次,在研究夹杂、气孔、冷隔等缺陷的尺寸、分布对镁合金电导率影响的基础上,开发出一种全新的利用电导率快速表征镁合金铸造材料净化程度的方法,可实现对镁合金锭坯的夹杂程度和夹杂物分布情况的准确、便捷表征。 再次,研究镁合金半连续铸造过程中超声场与电磁参数对结晶器中镁合金熔体的温度场与流场的影响,以及对合金凝固组织的影响规律,明确了超声空化和电磁场耦合的双重组织细化的效果,开发了镁合金超声场凝固技术、低频电磁场凝固技术和电磁-超声组合场镁合金凝固技术及其装备。利用上述新技术和设备,制备出截面为直径800mm圆锭和1450mm×400mm的大尺寸板坯,上述产品分别是目前世界最大尺寸的镁合金圆锭和板坯。 在研究不同应力状态下的形变条件-力学行为-微观组织演化之间的关系的基础上,发现立辊侧轧可以减弱镁合金板材的基面织构,显著提高单道次轧制变形量。利用该原理开发出镁合金开坯侧压-大压下轧制技术、精轧低温大压下轧制技术、薄板卷曲技术和开卷矫平技术。开坯侧压-大压下轧制技术可稳定生产宽度小于1600mm,厚度在8mm～100mm的镁合金中厚板;精轧低温大压下轧制技术可稳定生产宽度小于1500mm,厚度在0.3mm～5mm的镁合金薄板;薄板卷曲技术可稳定生产宽度小于1600mm,小于1000kg板卷;利用开卷矫平技术,可使镁合金板材板形平整,表面光洁,力学性能达到或超过国家标准。 上述技术已经申请及授权中国发明专利16项。自2011年以来,这些新技术在镁合金企业中应用,显著提高了锭坯和板材质量,生产率和成材率大幅度提高,生产成本显著降低、能源消耗和环境污染降低,截止到2014年底,累计新增利润5.9亿元人民币。另外,利用该技术生产的镁合金锭坯和板材远销俄罗斯、美国、韩国、日本等,使我国成为世界上镁合金大规格锭坯以及镁合金中厚板、薄板的主要供应地。提升了我国在该领域的影响力,社会效益明显。