转管流变铸轧AZ91D镁合金薄板的方法.pdf

一种转管流变铸轧AZ91D镁合金薄板的方法，属金属铸造领域，其特征是：将AZ91D镁合金放在熔炼炉内进行熔化，将熔液熔至740-760℃，加入C2Cl6变质处理，再降温至710-730℃，搅拌熔液在波峰处撒上精炼剂，15-20min精炼，再降温至615-675℃，保温；将转管预热至80-150℃，转管角速度40-110r/min，转管倾角15-35度，通入N2和0.4％SF6；预热导向器至80-100℃，再将合

1、  一种转管流变铸轧AZ91D镁合金薄板的方法，其特征是：
(1)将AZ91D镁合金放在熔炼炉内进行熔化，将熔液熔至740-760℃，加入熔液重量0.5％-0.8％的C₂Cl₆进行变质处理，再将温度降至710-730℃，搅拌熔液在波峰处撒上精炼剂，进行15-20min精炼，然后再将温度降至615-675℃进行保温；
(2)将转管预热至80-150℃，将转管角速度控制在40-110r/min，转管倾角调至15-35度，通入混合气体N₂和0.4％SF₆；预热导向器至80-100℃，再将AZ91D合金熔液通过导向器浇入转管；
(3)将铸嘴预热至350-450℃，控制轧辊转速为6-13r/min，辊温100-150℃，辊缝调至0.5-4mm，经转管制得的浆料充满铸嘴，布流均匀，进入铸轧区，连续铸轧薄板。

2、  根据权利要求1所述的方法，其特征是精炼时采用RJ-2作为保护剂，使用量不超过熔体总量的4％。

转管流变铸轧AZ91D镁合金薄板的方法
技术领域
本发明属金属铸造领域，特别涉及半固态金属材料铸轧成形方法。
背景技术
半固态金属材料铸轧成形技术已有20多年的发展，该技术是将节能、高效、短流程的连续铸轧技术与半固态加工技术相结合，可达到近终形轧制，极大提高了生产效率。半固态轧制工艺是将所制得的半固态浆料，送入轧辊间轧制的方法，由于具有球状晶的半固态金属浆料，黏度低，流动性好，因此变形抗力很低，这对轧制成形有利。目前半固态铸轧技术的研究主要集中在铝合金以及钢铁材料。
镁合金的半固态铸轧技术也在近几年来得到了很大的发展。由于镁合金比强度、比刚度仅次于钛合金及合金结构钢，不仅远远高于工程材料，而且明显高于铝合金，其抗冲击、加工性能、可回收性能均优于铝合金。因此近年来镁及其合金已大量且广泛地应用于航空、航天、航海、通信、交能、电子技术等领域。镁合金应用于交通工具，除了减重和降低油耗，还可以提高整车加速、制动性能，还能降低行驶振动和噪音，提高舒适度，可以加快散热，使发动机的综合性能提高一个档次，具有良好的经济效益。同时，镁合金所具有的优异的薄壁铸造性能及良好的比强度、比刚度和抗撞能力，能充分满足3C产品高度集成化、转薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽、散热和环保要求。因此，当前在手机、笔记本电脑、PDA、CD机、网盘、数码相机、摄像机、MP3、便携DVD等行业，也已经掀起了镁合金外壳及零部件研发与应用热潮。
H.Watari，K.Davey等应用倾斜板技术制备半固态镁合金浆料进行了铸轧成形(Semi-solid manufacturing process of magnesium alloys by twin-roll casting，Journal of Materials Processing Technology 155-156(2004)1662-1667)，研究了AZ31B，AZ91D，AM50和AM60镁合金铸轧板(2.5-4.0mm)成形的可能性，以及在不同转速下组织中初晶大小。Z.Fan等人应用双螺旋高剪切制备半固态镁合金浆料进行铸轧成形(TWIN ROLL CASTING and MELT CONDITIONED TWIN-ROLL CASTING OF MAGNESIUM，Solid State Phenomena Vo.141-143(2008)，p 195-200)，研究比较了TRC(TWIN ROLLCASTING)与MC-TRC(MELT CONDITIONED TWIN-ROLL CASTING OF MAGNESIUM ALLOYS)在显微组织，化学成份和晶粒大小在两种不同技术下的差异，研究表明经双螺旋高剪切制得的半固态浆料铸轧的产品，组织均匀，晶粒细小，中心偏析少。张颂阳等则采用机械搅拌法制备半固态浆料铸轧，进行了相关的研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种AZ91D镁合金转管流变铸轧薄板的方法。
本发明是通过以下步骤实现的。
1、熔炼。将AZ91D镁合金放在熔炼炉内进行熔化，将熔液熔至740-760℃，加入熔液重量0.5％-0.8％的C₂Cl₆进行变质处理，再将温度降至710-730℃，搅拌熔液在波峰处撒上精炼剂，进行15-20min精炼，然后再将温度降至615-675℃进行保温。
2、转管制浆。将转管预热至80-150℃，将转管角速度控制在40-110r/min，转管倾角调至15-35度，且通入混合气体N₂和0.4％SF₆进行保护。预热导向器至80-100℃，再将上述AZ91D合金熔液通过导向器浇入转管。
3、流变铸轧薄板。将铸嘴预热至350-450℃，控制轧辊转速为6-13r/min，辊温100-150℃，辊缝调至0.5-4mm。经转管制得的浆料充满铸嘴，布流均匀，进入铸轧区，铸轧出组织优良，连续不断的薄板。
在AZ91D镁合金熔炼过程中，采取了相应的有效措施防止镁合金氧化燃烧。
熔炼前期采用熔剂保护法，所使用的熔剂为RJ-2，熔炼之初，变质，精炼过程中均采用RJ-2作为保护剂，所使用的量为不超过熔体总量的4％，以避免引入其他杂质。精炼之后，进行保温过程中则密闭炉子通以氩气进行保护，以免引入其他杂质，影响最终产品质量。
将AZ91D镁合金熔液浇入转管，转管管壁为晶核的形成提供了场所，由于转管管壁的激冷，晶核在转管管壁上大量形成。同时管子的转动，熔液将转管管壁上的晶核再次卷进熔液中，而又有新的熔液在转管管壁上形核，周而复始，促使熔液大量爆发形核，转管的转动又同时提供充分的剪切作用，使得熔体温度场与浓度场均匀，晶核前沿界面稳定，促使晶核均匀长大，最终可获得球状或半球状初晶的AZ91D镁合金半固态浆料。在整个制浆过程中通以N₂和0.4％SF₆混合气体进行保护。
本发明所使用的轧辊为水平双辊，铸轧双辊可通过电热板进行预热，内通有冷却水，可通过冷却水来改变铸轧辊的冷却能力。在铸轧之前，对铸嘴进行预热，温度控制在350-450℃，使所制得的AZ91D镁合金半固态浆料均匀布流，进入铸轧区顺利铸轧出厚度在0.5-4mm的薄板。
本发明所述的薄板成形方法，集半固态加工技术与连铸轧连轧技术为一体，工艺流程短、能耗低、效率高、设备简单、结构紧凑、实用性强的近净成形技术方法，可适用于国内外大中小型企业。由于半固态浆料温度处固、液两相区内，已释放了部份潜热，所以相比于传统的连铸连轧对铸轧辊的热冲击更低，热蚀小，延长了铸轧辊的使用寿命。
本发明所述的方法，流变铸轧出的半固态AZ91D镁合金薄板，其组织均匀，晶粒细小，平均直径在30-50μm，且初晶圆整化程度较高。
附图说明
附图1为本发明实施例1所述的工艺方法经转管制备的AZ91D镁合金半固态浆料流变铸轧成薄板的组织结构图。
附图2为本发明实施例2所述的工艺方法经转管制备的AZ91D镁合金半固态浆料流变铸轧成薄板的组织结构图。
附图3为本发明实施例3所述的工艺方法经转管制备的AZ91D镁合金半固态浆料流变铸轧成薄板的组织结构图。
附图4为本发明实施例4所述的工艺方法经转管制备的AZ91D镁合金半固态浆料流变铸轧成薄板的组织结构图。
具体实施方式
本发明所述实施例AZ91D镁合金的化学成分(质量分数，％)为：Al-9.03，Zn-0.673，Mn-0.205，Si-0.03，Fe-0.003，Cu-0.02，Be-0.001，Ni-0.002，余量为Mg。该合金的液相线温度为595℃，固相线温度为470℃。
实施例1
1、将AZ91D镁合金放在熔炼炉内进行熔化，将熔液熔至750℃，加入熔液重量0.6％的C₂Cl₆进行变质处理，再将温度降至710℃，搅拌熔液在波峰处撒上精炼剂，进行15min精炼，然后再将温度降至630℃进行保温。保温时密闭电炉，通入氩气进行保护。
2、将转管预热至100℃，将转管角速度控制在65r/min，转管倾角调至25度，且通入混合气体N₂和0.4％SF₆进行保护。预热导向器至80℃，再将上述AZ91D合金熔液通过导向器浇入转管。
3、将铸嘴预热至350℃，控制轧辊转速为11r/min，辊温100℃，辊缝调至3mm。经转管制得的浆料充满铸嘴，布流均匀，进入铸轧区，铸轧出组织优良，连续不断的薄板。
实施例2
1、将AZ91D镁合金放在熔炼炉内进行熔化，将熔液熔至750℃，加入熔液重量0.6％的C₂Cl₆进行变质处理，再将温度降至710℃，搅拌熔液在波峰处撒上精炼剂，进行15min精炼，然后再将温度降至630℃进行保温。保温时密闭电炉，通入氩气进行保护。
2、将转管预热至105℃，将转管角速度控制在75r/min，转管倾角调至25度，且通入混合气体N₂和0.4％SF₆进行保护。预热导向器至85℃，再将上述AZ91D合金熔液通过导向器浇入转管。
3、将铸嘴预热至360℃，控制轧辊转速为11.5r/min，辊温120℃，辊缝调至2.75mm。经转管制得的浆料充满铸嘴，布流均匀，进入铸轧区，铸轧出组织优良，连续不断的薄板。
实施例3
1、将AZ91D镁合金放在熔炼炉内进行熔化，将熔液熔至750℃，加入熔液重量0.6％的C₂Cl₆进行变质处理，再将温度降至710℃，搅拌熔液在波峰处撒上精炼剂，进行15min精炼，然后再将温度降至625℃进行保温。保温时密闭电炉，通入氩气进行保护。
2、将转管预热至110℃，将转管角速度控制在65r/min，转管倾角调至30度，且通入混合气体N₂和0.4％SF₆进行保护。预热导向器至80℃，再将上述AZ91D合金熔液通过导向器浇入转管。
3、将铸嘴预热至370℃，控制轧辊转速为12r/min，辊温125℃，辊缝调至2.5mm。经转管制得的浆料充满铸嘴，布流均匀，进入铸轧区，铸轧出组织优良，连续不断的薄板。
实施例4
1、将AZ91D镁合金放在熔炼炉内进行熔化，将熔液熔至750℃，加入熔液重量0.6％的C₂Cl₆进行变质处理，再将温度降至710℃，搅拌熔液在波峰处撒上精炼剂，进行15min精炼，然后再将温度降至625℃进行保温。保温时密闭电炉，通入氩气进行保护。
2、将转管预热至115℃，将转管角速度控制在70r/min，转管倾角调至30度，且通入混合气体N₂和0.4％SF₆进行保护。预热导向器至85℃，再将上述AZ91D合金熔液通过导向器浇入转管。
3、将铸嘴预热至380℃，控制轧辊转速为12.5r/min，辊温130℃，辊缝调至2mm。经转管制得的浆料充满铸嘴，布流均匀，进入铸轧区，铸轧出组织优良，连续不断的薄板。